rymdgrupper

En rymdgrupp beskriver symmetrin hos en periodisk kristallstruktur i tre dimensioner. Den består av en uppsättning isometriska operationer som lämnar den kristallina uppbyggnaden oföränderlig. Dessa operationer inkluderar rena translationaler (förskjutningar i rummet) och kombinationer av translationaler med punktoperationer, såsom skruvaxlar och glideplan. Tillsammans bestämmer rymdgruppen den övergripande symmetrin hos kristallen och hur atomerna kan placeras i enhetscellen.

Det finns totalt 230 distinkta rymdgrupper i tre dimensioner. De uppstår genom samverkan mellan sju kristallsystem och 14 Bravais-latticer, där varje rymdgrupp beskriver både det lokala atomarrangemanget inom en cell och hur cellen upprepas i rymden. Genom att införa glidplan och skruvoperationer utvidgas de rena punktgruppssymmetrierna till fullständiga rymdgrupper. Några grupper beskriver centrosymmetri, medan andra är icke-centrosymmetriska och därmed särskilt viktiga inom vissa materialegenskaper.

Notationen för rymdgrupperna bygger i stor utsträckning på Hermann–Mauguin-notationen (international notation). Varje rymdgrupp tilldelas ett internationellt nummer mellan 1 och 230 och en symbol som anger dess symmetrikelement. Exempel är Pm3m (rumgrupp 221) eller P2_1/c (rumgrupp 14). Dessa beteckningar ger information om till exempel vilka rotationsaxlar, speglar, glidplan och skruvsektioner som ingår.

Användningar av rymdgrupper är centrala inom kristallografi, materialvetenskap och fasta tillståndets fysik. De används för att bestämma atompositioner från diffraktionsdata, förstå vibrationals- och elektroniska tillstånd samt analysera hur symmetri begränsar övergångar och materiaegenskaper som bandstruktur och optiska responser. Historiskt utvecklades teorin under 1900-talet och presenteras systematiskt i International Tables for Crystallography.