2. ブラベー格子と結晶系

2.1. 格子の分類

格子点・基本単位胞・慣用単位胞・中心並進の定義は 格子と格子ベクトル で述べた。格子は、基本並進ベクトルの長さや角度を連続的に変えれば無数に作れる。これらを、格子が持つ対称性(格子点を自分自身に重ねる回転・鏡映と、慣用単位胞の中心並進の種類)によって分類したものがブラベー(Bravais)格子型であり、3次元では14種類ある。14は格子の個数ではなく型の数である。また、原子配置を含む結晶構造の対称性の分類(空間群、230種類)とは別のものである。

表 2.1 3次元の14ブラベー格子型

格子系

慣用単位胞の中心化

種類数

三斜

P

1

単斜

P, C

2

直方(斜方)

P, C, I, F

4

正方

P, I

2

菱面体

R

1

六方

P

1

立方

P, I, F

3

合計

14

記号は慣用単位胞の中心並進の種類を表す。Pは単純(中心並進なし、格子点1個)、Iは体心(2個)、Fは面心(4個)、Cは1組の向かい合う面の中心に格子点を持つ底心(2個。軸の選び方によりA、Bとも書く)である。Rは菱面体格子で、基本単位胞は菱面体、六方軸の慣用単位胞では格子点3個を含む(格子基底と座標系の変換)。

表の行は格子系であり、結晶系とは完全には一致しない。格子系の菱面体と六方は、結晶系の三方晶系と六方晶系にそのまま対応するわけではない。菱面体格子(R)を持つ結晶は三方晶系に属するが、三方晶系の結晶には六方格子(P)を持つものもある(例えばα石英)。六方晶系の結晶の格子は六方Pである。以下では結晶系ごとに、そこに現れる格子を図示する。

2.1.1. 三斜晶系

三斜格子(P)を含む。

2.1.2. 単斜晶系

単純単斜格子、底心単斜格子を含む。

2.1.3. 直方晶系

斜方晶系と呼ばれることもある。単純直方格子、体心直方格子、面心直方格子、底心直方格子を含む。

2.1.4. 正方晶系

単純正方格子、体心正方格子を含む。

2.1.5. 三方晶系

菱面体格子(rhombohedral lattice、R)を含む。三方晶系の結晶には、六方格子(P)を持つものもある。

2.1.6. 六方晶系

六方格子(P)を含む。

2.1.7. 立方晶系

単純立方格子、体心立方格子、面心立方格子を含む。