準晶體,亦稱為“準晶”或“擬晶”,是壹種介於晶體和非晶體之間的固體結構。在準晶的原子排列中,其結構是長程有序的,這壹點和晶體相似;但是準晶不具備平移對稱性,這壹點又和晶體不同。普通晶體具有的是二次、三次、四次或六次旋轉對稱性,但是準晶的布拉格衍射圖具有其他的對稱性,例如五次對稱性或者更高的六次以上對稱性。 物質的構成由其原子排列特點而定。原子呈周期性排列的固體物質叫做晶體,原子呈無序排列的叫做非晶體,介於這兩者之間的叫做準晶體。準晶體的發現,是20世紀80年代晶體學研究中的壹次突破。
1982年4月8日,謝赫特曼首次在電子顯微鏡下觀察到壹種“反常”現象:鋁錳合金的原子采用壹種不重復、非周期性但對稱有序的方式排列。而當時人們普遍認為,晶體內的原子都以周期性不斷重復的對稱模式排列,這種重復結構是形成晶體所必須的,自然界中不可能存在具有謝赫特曼發現的那種原子排列方式的晶體。隨後,科學家們在實驗室中制造出了越來越多的各種準晶體,並於2009年首次發現了純天然準晶體。
這種準晶體也同斐波那契序列有關,在斐波那契序列中,每個數字是前面兩個數字之和。1753年,格拉斯哥大學的數學家羅伯特·辛姆森發現,隨著數字的增大,兩數間的比值越來越接近黃金分割率(壹個與圓周率相類似的無限不循環小數,其值約為1.62)。科學家們後來也證明,準晶體中原子間的距離也完全符合黃金分割率。1982年,謝赫特曼在進行“衍射光柵”實驗時,讓電子通過鋁錳合金進行衍射,結果發現無數個同心圓各被10個光點包圍,恰恰就是壹個10次對稱。謝赫特曼當時認為“這是不可能的”,還在筆記本上寫道:“10次?”然而,1987年,法國和日本科學家成功地在實驗室中制造出了準晶體結構;2009年,科學家們在俄羅斯東部哈泰爾卡湖獲取的礦物樣本中發現了天然準晶體的“芳蹤”,這種名為icosahedrite(取自正二十面體)的新礦物質由鋁、銅和鐵組成;瑞典壹家公司也在壹種耐用性最強的鋼中發現了準晶體,這種鋼被用於剃須刀片和眼科手術用的手術針中。