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空間群

索引 空間群

間群(くうかんぐん、)は、結晶構造の対称性を記述するのに用いられる群である。群の元となる対称操作は、点群での対称操作(恒等操作、回転操作、鏡映操作、反転操作、回映操作、回反操作)に加え、並進操作(すべての点を平行に移動させる操作)である。 空間群は全部で230種類あり、すべての結晶はそのうちの1つに属している。ただし、原子の配列は原子の性質や化学結合によるため、大半の結晶構造は100種類程度の空間群に含まれる。 空間群を記述する方法には、ヘルマン・モーガン記号(Hermann-Mauguin)とシェーンフリース記号(Schoenflies)の2つがある。.

26 関係: 培風館原子学術用語集対称性化学結合北海道大学ヘルマン・モーガン記号ブリュアンゾーンフレデリック・ザイツシェーンフリース記号剰余類群 (数学)結晶結晶系結晶点群結晶構造点群鏡映部分群逆格子ベクトル恒等写像正規部分群文部省文様群既約表現日本物理学会

培風館

株式会社培風館(ばいふうかん)は、理学、工学、心理学などの大学向け教科書を中心とした出版社である。 創業者は山本慶治(1881-1963)。山本は兵庫県の豪農の家に生まれ、1908年東京高等師範学校英語科卒、1910年同教育研究科修了、奈良女子高等師範学校講師。岡本米蔵の紐育土地会社に勤務、その出版部門常務となり、1938年培風館として独立。当初は東京高等師範学校の教科書を刊行していた。1962年その長男の山本俊一(1910-2008、東大工学部卒)が社長となり、67年次男の山本健二(1912-93)が継ぐ。健二の死後その子の山本格が社長となる。.

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原子

原子(げんし、άτομο、atom)という言葉には以下の3つの異なった意味がある。.

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学術用語集

学術用語集(がくじゅつようごしゅう)とは、.

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対称性

対称性(たいしょうせい、ラテン語・ギリシャ語: συμμετρία symmetria, 独:Symmetrie, 英:symmetry)とは、ある変換に関して不変である性質である。 英語を音訳したシンメトリーと呼ぶこともあるが、2つのmは同時に発音されるため、英語の発音は「シメトリー」に近い。.

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化学結合

化学結合(かがくけつごう)は化学物質を構成する複数の原子を結びつけている結合である。化学結合は分子内にある原子同士をつなぎ合わせる分子内結合と分子と別の分子とをつなぎ合わせる分子間結合とに大別でき、分子間結合を作る力を分子間力という。なお、金属結晶は通常の意味での「分子」とは言い難いが、金属結晶を構成する結合(金属結合)を説明するバンド理論では、分子内結合における原子の数を無限大に飛ばした極限を取ることで、金属結合の概念を定式化している。 分子内結合、分子間結合、金属結合のいずれにおいても、化学結合を作る力は原子の中で正の電荷を持つ原子核が、別の原子の中で負の電荷を持つ電子を電磁気力によって引きつける事によって実現されている。物理学では4種類の力が知られているが、電磁気力以外の3つの力は電磁気力よりも遥かに小さい為、化学結合を作る主要因にはなっていない。したがって化学結合の後述する細かな分類、例えば共有結合やイオン結合はどのような状態の原子にどのような形で電磁気力が働くかによる分類である。 化学結合の定式化には、複数の原子がある場合において電子の軌道を決定する必要があり、そのためには量子力学が必須となる。しかし多くの簡単な化合物や多くのイオンにおいて、化学結合に関する定性的な説明や簡単な定量的見積もりを行う分には、量子力学で得られた知見に価電子や酸化数といった分子の構造と構成を使って古典力学的考察を加える事でも可能である。 それに対し複雑な化合物、例えば金属複合体では価電子理論は破綻し、その振る舞いの多くは量子力学を基本とした理解が必要となる。これに関してはライナス・ポーリングの著書、The Nature of the Chemical Bondで詳しく述べられている。.

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北海道大学

記載なし。

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ヘルマン・モーガン記号

ヘルマン・モーガン記号(または国際記号)とは、結晶の点群や空間群、それらに含まれる対称要素の記述に用いられる記号である。ドイツの結晶学者カール・ヘルマンとフランスの鉱物学者シャルル=ヴィクトル・モーガンの名前に因んで名付けられた。.

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ブリュアンゾーン

逆格子とその第一ブリユアンゾーン。(a) 正方格子 の場合、(b) 六方格子の場合。 ブリユアンゾーン(Brillouin Zone、略称BZ)とは、逆格子におけるウィグナーザイツ胞のことである。ブリルアンゾーン、ブリユアン域とも言われる。 ある逆格子点の周りの逆格子点の垂直二等分面によって作られる領域は、無数にできるが、その中で最小の領域のことを第一ブリユアンゾーンという。それ以外は、第二ブリユアンゾーン、第三、、と称していく。 ブリュアンゾーンは固体物理学において、波の散乱による回折条件を表現するために広く用いられている。これは、電子のエネルギーバンド理論などの説明に便利である。たとえば波数ベクトルがブリュアンゾーン上にあるとき、電子波のブラッグ反射が起きる。.

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フレデリック・ザイツ

フレデリック・ザイツ(Frederick Seitz、1911年7月4日 - 2008年3月2日)は、アメリカ合衆国の物理学者であり、固体物理学の先駆者である。ザイツはプリンストン大学のユージン・ウィグナーのもとで学び、1934年に卒業。彼はウィグナーとともにウィグナーザイツ胞の概念を生み出した。.

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シェーンフリース記号

ェーンフリース記号(シェーンフリースきごう、)とは、点群を記述、即ち、対象とする図形や物体の対称性を記述するために用いられる記法の一つである。主に分子に対して用いられることが多い。 他に、点群を記述するための記法としては、ヘルマン・モーガン記号(国際記法、)がある。これは、主に結晶の対称性を記述するのに用いられる。 ドイツの数学者、アーサー・モーリッツ・シェーンフリース(Arthur Moritz Schönflies)に因む。.

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剰余類

数学、特に群論における剰余類(じょうよるい、residue class)あるいは傍系(ぼうけい、coset; コセット)とは、特定の種類の同値関係に関する同値類である。.

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群 (数学)

数学における群(ぐん、group)とは最も基本的と見なされる代数的構造の一つである。群はそれ自体興味深い考察対象であり、群論における主要な研究対象となっているが、数学や物理学全般にわたってさまざまな構成に対する基礎的な枠組みを与えている。.

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結晶

結晶(けっしょう、crystal)とは原子や分子が空間的に繰り返しパターンを持って配列しているような物質である。より厳密に言えば離散的な空間並進対称性をもつ理想的な物質のことである。現実の物質の大きさは有限であるため、そのような理想的な物質は厳密には存在し得ないが、物質を構成する繰り返し要素(単位胞)の数が十分大きければ(アボガドロ定数個程度になれば)結晶と見なせるのである。 この原子の並びは、X線程度の波長の光に対して回折格子として働き、X線回折と呼ばれる現象を引き起こす。このため、固体にX線を当てて回折することを確認できれば、それが結晶していると判断できる。現実に存在する結晶には格子欠陥と呼ばれる原子の配列の乱れが存在し、これによって現実の結晶は理想的な性質から外れた状態となる。格子欠陥は、文字通り「欠陥」として物性を損ねる場合もあるが、逆に物質を特徴付けることもあり、例えば、一般的な金属が比較的小さな力で塑性変形する事は、結晶欠陥の存在によって説明される。 準結晶と呼ばれる構造は、並進対称性を欠くにもかかわらず、X線を回折する高度に規則的な構造を持っている。数学的には高次元結晶の空間への射影として記述される。また、液晶は3次元のうちの一つ以上の方向について対称性が失われた状態である。そして、規則正しい構造をもたない物質をアモルファス(非晶質)と呼び、これは結晶の対義語である。.

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結晶系

結晶系(けっしょうけい、)は、結晶学における結晶の分類方法の1つ。 結晶は並進対称性を有するものと定義される。つまり空間的に原子や分子が繰り返しパターンを持って並んでおり、全ての結晶が、軸方向にある一定の距離ずらしたものが元のものと一致するという性質を有する。(どの空間群にも並進群が部分群として含まれており、結晶構造の特徴は三次元空間における周期性にあるから、並進群の具体化(幾何学的表現)が結晶格子である。) 結晶の対称性の分類として、7つの晶系(三斜格子、単斜格子、斜方格子など)、点群(ある点を中心とした回転操作や反転操作などで分類されるもの)、空間群(P21/nなど、230種類ある)などの分類方法がある。結晶構造の対称性は230種類の空間群のうちの1つで記述できる。 この中で点群には様々な対称性があり得るが、結晶の並進対称性を満たすものと満たさないものがある。例えばある点を中心に72度回転させたものがもとのものと一致する配列は存在しうるが、このものは並進対称性を持たないため結晶では無いとされてきた。このようなものの例として準結晶が挙げられる(現在の定義では準結晶も結晶に含まれるが、結晶系とは別の議論なので省略する)。つまり5回対称性を有する点群は存在するが、5回対称性を有する結晶は存在しない。 これらのことを踏まえると、結晶の格子点が属する点群は次の7種類に分類される。.

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結晶点群

結晶点群()とは、結晶において許される対称操作の集まりがつくる群(点群)のこと。ただしこの対称操作には並進操作は含まれない。結晶点群は32種類存在する。.

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結晶構造

結晶構造(けっしょうこうぞう) とは、結晶中の原子の配置構造のことをいう。.

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点群

数学における点群(てんぐん、point group)とはある図形の形を保ったまま行う移動操作のうち、少なくとも1つの不動点を持つものを元とする群のこと。 このような抽象的な群の概念を導入することによって、物理学や化学における結晶や分子対称性を数学的に記述することができる。そのような応用との関係からふつう3次元ユークリッド空間における変換の範疇で考えることが多い。.

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鏡映

数学における鏡映(きょうえい、reflection)あるいは鏡映変換とはユークリッド空間の超平面を固定点集合にもつ等長変換である。その名の通り、3次元空間内では、ある図形に鏡映変換を施したものは、平面鏡に映ったその図形の位置及び見え方と一致する。(この場合、鏡の位置が固定点集合となる) 例えば2次元ユークリッド空間では鏡映の固定点集合は直線であり、固定点集合を鏡映の軸という。逆に、与えられた直線を軸とする鏡映が定まり、直線による折り返しなどとも呼ばれる。同様に、3次元空間では与えられた平面による鏡映が定まる。 鏡映によって変わらない図形を鏡映対称(2次元図形の場合、特に線対称とも呼ぶ)である、あるいは鏡映対称性を持つなどという。特に軸が垂直な場合は左右対称とも言われる。例えばアルファベットの A や H などは垂直な軸に関して鏡映対称である。3次元の物体や現象(特に分子)が鏡映対称であって、合同ではないことを掌性と呼ぶ。 長さや角度は鏡映によって変わらないが、向きが変わる。また、同じ鏡映を2回続けて行うと恒等変換になるので鏡映は対合の一種である。.

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部分群

二項演算 * に関して群 G が与えられたとする。 G の部分集合である H が G の部分群であるということは、 H が演算 * に関して群になるということである。より正確に表現すると、 H が G の部分群であるということは、群の演算 * を H×H (Hの直積)に制限したときに、 H における群の演算になっているということである。この関係は通常、 H ≤ G という記号で表現し、「 H は G の部分群である」と読む。 G の真部分群とは、部分群 H が G の真部分集合である(つまり H≠G である)ことである。任意の群 G に対し、G 自身と単位元のみからなる集合 は常に G の部分群である。 H が G の部分群であるとき、 G は H の拡大群であると表現する場合がある。 G が任意の半群であるときも、G の部分群の定義はそのまま通用するが、本項では群の部分群についてのみを扱うにとどめる。群 G は順序対 (G, &lowast) として記述されることもあるが、このように書くのは普通、G を台となる集合としてその上に演算 "∗" が代数的構造(あるいはもっとほかの構造)を定めるということを強調するためである。 以下では、通常の慣習に倣って ∗ を省略し、積 a ∗ b を単に ab と表記する。また、群の演算を単に「積」と表記する場合もある。.

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逆格子ベクトル

逆格子ベクトル(ぎゃくこうしべくとる、Reciprocal lattice vector)とは、物性物理における問題、特に結晶構造の解析やバンド計算等に用いる数学的な概念の一つで、波数の概念の一般化である。.

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恒等写像

数学における恒等写像(こうとうしゃぞう、identity mapping, identity function)、恒等作用素(こうとうさようそ、identity operator)、恒等変換(こうとうへんかん、identity transformation)は、その引数として用いたのと同じ値を常にそのまま返すような写像である。集合論の言葉で言えば、恒等写像は恒等関係(こうとうかんけい、identity relationである。.

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正規部分群

数学、とくに抽象代数学における正規部分群(せいきぶぶんぐん、normal subgroup)は、群の任意の元による内部自己同型のもとで不変な部分群である。正規部分群は、与えられた群から剰余群を構成するのに用いることができる。 正規部分群の重要性は、エヴァリスト・ガロアによって最初に明らかにされた。.

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文部省

文部省(もんぶしょう、Ministry of Education, Science and Culture)は、かつて存在した日本の行政機関の1つで、教育、文化、学術などを担当していた。2001年(平成13年)の中央省庁再編にともない、総理府の外局であった科学技術庁と統合し文部科学省となった。日本以外の国で教育行政を担当する官庁は、文部省と訳されることがある。しかし、多くは「教育」と訳されることが多く「文部」が使われることはない(教育省を参照)。.

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文様群

文様群(もんようぐん、wallpaper group)もしくは壁紙群(かべがみぐん)は、パターンの対称性に基づく、2次元内での繰り返しパターンに関する数学的な分類である。このようなパターンは、建築や美術で頻繁に使用され、そのパターンは17種に大別される。.

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既約表現

数学のとくに群あるいは多元環の表現論における(代数的構造の)既約表現(きやくひょうげん、irreducible representation; irrep) とは、真の閉部分表現を持たない非零表現を言う。 複素内積ベクトル空間 V 上の任意の有限次元ユニタリ表現は、既約表現の直和である。既約表現は常に直既約である(すなわち、別の表現の直和にかくことができない)であり、この二つはしばしば混同されるが、例えば上半三角冪零行列として作用する実数の二次元表現など、一般には可約だが直既約な表現が無数に存在する。.

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日本物理学会

一般社団法人日本物理学会(いっぱんしゃだんほうじんにほんぶつりがっかい)は、1877年(明治10年)に創立された学会である。.

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