解理

在矿物学和材料科学中，解理是指晶体材料沿确定的晶体结构平面分裂的趋势。 这些相对较弱的平面是原子和离子在晶体中的规则位置的结果，它们形成光滑的重复表面，在显微镜和肉眼中都可见。 如果某些方向上的键比其他方向弱，则晶体将倾向于沿弱键平面分裂。 这些平坦的断裂被称为劈裂。 解理的典型例子是云母，它沿着基础类松质体在一个方向上解理，使层看起来像书页。 事实上，矿物学家经常参考云母书籍。

金刚石和石墨提供了解理的例子。 两者都仅由一种元素碳组成。 但在金刚石中，每个碳原子以四面体模式与其他四个碳原子以短共价键键合。 钻石的薄弱面（解理面）沿着八面体的面分布在四个方向。

在石墨中，碳原子以六边形图案包含在层中，其中共价键比金刚石的共价键更短（因此甚至更强）。 然而，每一层都通过更长且更弱的范德华键连接到另一层。 这为石墨提供了一个单一方向的解理，平行于基础类频胺。 这种结合力非常弱，用很小的力就会破坏，层层剪切时，石墨会有一种滑溜溜的感觉。 因此，石墨是一种极好的干式润滑剂。虽然所有单晶在其晶体结构中都会显示出沿原子平面分裂的趋势，但如果一个方向或另一个方向之间的差异不够大，矿物将不会出现解理。 例如，刚玉没有解理。

平行于晶面的解理形式：

• 当只有一个解理面时，会发生基部、松形或平面解理。 石墨具有基底解理。 云母（如白云母或黑云母）也有基底解理； 这就是云母可以剥成薄片的原因。
• 当三个解理面以 90 度相交时，就会发生三次解理。 岩盐（或盐）具有立方解理，因此，当岩盐晶体破碎时，它们会形成更多的立方体。
• 当晶体中有四个解理面时，就会发生八面体解理。 萤石具有完美的八面体解理。 八面体解理在半导体中很常见。 金刚石也有八面体解理。
• 当三个解理面以非 90 度的角度相交时，就会发生菱面体解理。 方解石具有菱面体解理。
• 当晶体中有两个解理面时，就会发生棱柱形解理。 锂辉石呈现出棱柱形解理。
• 当晶体中有六个解理面时，就会发生十二面体解理。 闪锌矿具有十二面体解理。

当矿物因外部应力沿结构薄弱平面、双组分平面或因另一种矿物的溶出而沿薄弱平面破裂时，就会发生晶体分离。 分离断裂在外观上与乳沟非常相似，但原因不同。 解理是由于设计缺陷造成的，而分离是由于生长缺陷（偏离基本晶体设计）造成的。 因此，解理将发生在特定矿物的所有样品中，而分离仅在具有结构缺陷的样品中发现。 分型的例子包括磁铁矿的八面体分型、刚玉的菱形和基部分型，以及辉石的基部分型。

解理是一种传统上用于矿物鉴定的物理特性，无论是在手标本还是岩石和矿物研究的显微镜检查中。 例如，辉石 (88–92°) 和角闪石 (56–124°) 的棱柱形解理面之间的角度具有诊断意义。

晶体解理在电子工业和宝石切割中具有重要的技术意义。

宝石通常会因冲击而裂开，如钻石切割。

半导体材料的合成单晶通常以更容易切割的薄晶片形式出售。 简单地将硅晶片压在柔软的表面上并用金刚石划线器划伤其边缘通常足以导致解理； 然而，当切割晶圆以形成芯片时，为了更好地控制，通常会遵循刻划和折断的程序。 元素半导体（硅、锗和金刚石）是金刚石立方体，是观察到八面体解理的空间群。 这意味着晶圆的某些方向允许切割近乎完美的矩形。 大多数其他商用半导体（GaAs、InSb 等）可以采用相关的闪锌矿结构制成，具有类似的解理面。