存在三種類型的 立方晶格,對應於三種類型的立方密堆積,如下表所示。既然 開普勒猜想 已經確立,六方密堆積 和麵心立方密堆積都被認為是等徑球的最密堆積,它們的 堆積密度 為 。
| 晶格型別 | 基向量 | 堆積密度 |
| 簡單立方 (SC) | ||
| 面心立方 (FCC) | ||
| 體心立方 (BCC) |
簡單立方堆積包括將球體中心放置在笛卡爾空間中的整數座標上。
排列密堆積球體的層,使得每三層的球體相互重疊,形成面心立方堆積。為了理解名稱的由來,考慮將六個 球體 以 等邊三角形 的形狀堆放在一起,並在頂部放置另一個 球體 以建立一個 三角錐體。現在建立另一組七個 球體,並將兩個 錐體 以相反的方向放置在一起。
連線八個球體的中心,會形成一個 立方體(Steinhaus 1999,第 203-204 頁),其中另外六個球體的中心位於立方體的面的中心。連線這 14 個球體的中心會形成一個 星狀八面體,如上圖所示。
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考慮面心立方堆積中由 14 個球體定義的 立方體。這個“晶胞”,其一個面如上示意圖所示,包含八個 -球體(每個 多邊形頂點 處一個)和六個 半球體。因此,晶胞中 球體 的總體 體積 為
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(1)
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(2)
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晶胞面的對角線為 ,因此每條邊的長度為
。因此,晶胞的 體積 為
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(3)
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給出 堆積密度 為
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(4)
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(5)
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(OEIS A093825;Conway 和 Sloane 1993,第 2 頁)。
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在面心立方堆積中,每個球體都被其他 12 個球體包圍。取 13 個這樣的球體的集合,得到如上圖所示的簇。連線外部 12 個球體的中心,得到一個 立方八面體(Steinhaus 1999,第 203-205 頁;Wells 1986,第 237 頁)。
在體心立方堆積中,每個球體都被其他八個球體包圍。上圖顯示了體心立方堆積中的晶胞。在這種構型中,一個完整的球體佔據中心,並被八個 -球體包圍。因此,晶胞中 球體 的總體 體積 為
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(6)
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(7)
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晶胞的空間對角線為 ,因此每條邊的長度為
。因此,晶胞的 體積 為
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(8)
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給出 堆積密度 為
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(9)
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(10)
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(OEIS A268508)。
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如果以立方晶格、面心立方晶格和六方晶格堆積的球體被允許均勻膨脹直到相互接觸,它們將分別形成立方體、六稜柱和菱形十二面體。特別是,如果面心立方堆積的球體膨脹到填滿間隙,它們將形成一個實心的 菱形十二面體(左圖),如果 六方密堆積 的球體膨脹,它們將形成第二個不規則的十二面體,該十二面體由六個菱形和六個梯形組成(右圖;Steinhaus 1999,第 206 頁),稱為 偏方面菱形十二面體。後者可以從前者透過切成兩半並將兩半相對於彼此旋轉 度獲得。旋轉後的十二面體的短邊和長邊的長度分別是菱形面的長度的 2/3 倍和 4/3 倍。菱形十二面體 和 偏方面菱形十二面體 都是 空間填充多面體。