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ウッドの記法 : ウィキペディア日本語版
ウッドの記法[うっどのきほう]
ウッドの記法(—のきほう)
〔C.A.Wood,Journal of Applied Physics,35,1306(1964)〕
〔日本表面科学会 (編集)
「ナノテクノロジーのための表面電子回折法 (表面分析技術選書)」 丸善 (2003)〕
キッテル 固体物理学入門 第8版(上)、(下) / Charles Kittel (原著), 宇野 良清 、他(翻訳), . -- 東京 : 丸善 , 2005.12 目次、検索両方にウッドの記法に関する記述がないが、下巻19章に載っている。〕〔表面科学・触媒科学への展開 / 川合真紀、堂免一成著 . -- 東京 : 岩波書店 , 2003.6 (岩波講座現代化学への入門 / 岡崎廉治 編 ; 14)〕は結晶表面の結晶構造の表記法の1つである。ウッドの記法は、Woodの記法あるいはウッドの表記法などともいわれる。
一般に結晶表面は2次元結晶〔〔〔物質の対称性と群論/今野 豊彦 . -- 東京 : 共立出版, 2001.10〕となることが多いが、表面再構成吸着により、理想表面とはことなる周期構造を持つことが殆どである。そのため、『結晶をどのような方向に切断したのか』をあらわすミラー指数〔〔に加え、結晶表面の周期性(特に並進対称性)をあらわす何らかの方法が必要である。そこで、結晶表面の現実の(二次元)結晶構造のうち、格子の構造(もっといえば結晶軸〔〔〔)のみに着目し、『その表面の結晶軸』を『理想表面の結晶軸』を基準に行列を用いて表すこと(『行列による表記法』)が提案された。二次元結晶の結晶軸は、数学的には『二本の幾何ベクトルの組』である。そして、ベクトル間の一次変換(線形変換)を表すには必然的に行列が必要となるが、『行列がどのような変換を表すか』を 直感的に把握するのは難しい。そこで、本式の表記法である行列による表記法を用いずとも表記できる場合には、直感的にわかりやすい簡略表記として提案された『ウッドの記法』に基づいて Si(111)-(7×7) のような形で表面の構造を表すことが多い。
文献によっては、行列による記法、ウッドの記法は『結晶表面の構造を表面第一層の結晶軸を基準にして、表面の構造を記述するもの』と定義しているが、『それらの文献における表面第一層』とは、本記事による理想表面とほぼ同義である。
なお、表面第一層とは、表面科学における紛らわしい専門用語のひとつである。紛らわしいというのは、『表面第一層』というのが文字通りの意味での表面の1層つまり『結晶内部と真空との境界』を指さない場合がある点においてである。『結晶内部と真空との境界』を指さない場合の『表面第一層』の意味にもいろいろなものがあるが、ここでは、本文でいっている意味での『表面第一層』について説明する。一般に『結晶内部と真空との境界』から、切断方向(ミラー指数を用いて(klm)面とする)と平行な数層下の層(原子団が存在する平面)はバルクの構造と同じ並進対称性、つまり((klm)面の)理想表面と同じ構造をもつ平面となる。そのような層のうち、最も真空側に近い層を表面第一層とよぶ。二層目以降は真空側とは反対側に第二層、第三層…と名づけていく。このような名づけ方で呼ばれる『表面第一層』をまぎらわしさを避ける表現で言うとしたら『理想表面第一層』という言い方が妥当である。
==行列による記法==
まず、本式の表記法である『行列による記法』〔〔〔について説明する。『行列による記法』は『行列による表記法』、『行列表記法』等とも言われる。ある結晶表面の『理想表面の結晶軸』が\vec,\vecであり、
その表面自身(つまり現実の表面)の結晶軸が\vec,\vecだったとする。結晶軸の定義から言うまでもないが、結晶軸は、理想表面、実表面それぞれのブラベー格子に対応して、標準的に定められたルールに従って選ぶものとする。このとき、これらのベクトル同士の変換は、必ず関係式”(1)”の形で書ける。つまり”(1)”の関係を満たす
ような係数_,_,_,_が、必ず一意的に存在する。
\left\
\begin
\vec=_\vec+_\vec\\
\vec=_\vec+_\vec\\
\end
\right.  (1)
式"(1)"を形式的に行列を用いて表記すると式"(2)"となる。

\left(
\begin
\vec\\
\vec\\
\end
\right)
=
\left(
\begin
_ & _\\
_ &_ \\
\end
\right)
\left(
\begin
\vec\\
\vec\\
\end
\right)
  (2)
式”(2)”の係数行列\left(
\begin
_ & _\\
_ &_ \\
\end
\right)は、結晶軸同士の変換を完全に特徴付けている。そのため、この行列を用いてこの表面の並進対称性を
『この表面は\left(
\begin
_ & _\\
_ &_ \\
\end
\right)
表面である』という言い方で記述する。この方法で結晶表面の
周期構造(並進対対称性)を表記するのが『行列による表記法』である。
参考までに、この行列は線形代数学でいうところの『基底の変換行列』〔ベクトル・テンソルと行列 / ジョージ アルフケン (原著), 権平健一郎 、他(翻訳), . -- 東京 : 講談社 , 1999.11〕(基底の取替え\vec,\vec \mapsto \vec,\vec)の行列)とは、異なった行列である。
ここでいう基底とは線形代数でいうところの基底である。この基底という言葉は英語のBasisという単語の訳だが、結晶学ではBasisとは、基本構造〔のことを指す。

抄文引用元・出典: フリー百科事典『 ウィキペディア(Wikipedia)
ウィキペディアで「ウッドの記法」の詳細全文を読む



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