Hvad er en krystalstruktur?
Mange faste stoffer og nogle krystallinske væsker har et regelmæssigt, gentagende, tredimensionelt arrangement af atomer kendt som en krystalstruktur eller krystalgitter. I modsætning hertil er et amorft fast stof en type fast materiale, såsom glas, der mangler en sådan langvarig gentagende struktur. Mange af de fysiske, optiske og elektriske egenskaber ved krystallinske faste stoffer eller væsker er tæt forbundet med krystalstruktur. De gentagne enheder af en krystallinsk struktur, der består af små kasser eller andre tredimensionelle former, kaldes "celler". Mange af disse celler er samlet i en gentagen, ordnet struktur for at udgøre den samlede struktur.
Krystallstrukturen af et givet krystallinsk materiale kan påvirke mange af det materiales samlede egenskaber. Det er for eksempel en af de vigtigste definerende faktorer, der påvirker materialets optiske egenskaber. Krystallstruktur påvirker også markant reaktiviteten af det krystallinske materiale, da det bestemmer arrangementet af reaktive atomer på yderkanterne og fladerne af det krystallinske faste stof eller væske. Andre vigtige materialegenskaber, herunder elektriske og magnetiske egenskaber ved nogle materialer, bestemmes også stort set af krystalstruktur.
Mineralogister, krystallografer, kemikere og fysikere studerer ofte krystallinske materialer i laboratorieindstillinger. Nogle enkle aspekter af krystalkonstruktioner kan bestemmes ved hjælp af enkle geometriske målinger, men forskellige metoder baseret på diffraktion af røntgenstråler, neutroner, elektroner eller andre partikler muliggør meget lettere og mere nøjagtige strukturbestemmelser. Nogle forskere er kun optaget af at bestemme strukturen af et givet krystallinsk materiale, mens andre er mere interesserede i at bestemme, hvordan denne struktur forbindes til materialets andre egenskaber. Stadig andre forskere er interesserede i at finde nyttige anvendelser til forskellige materialer baseret på deres strukturer, og nogle forsøger endda at syntetisere nye krystallinske faste stoffer og væsker baseret på de forventede egenskaber for deres ønskede strukturer.
Det skal bemærkes, at selvom teoretiske krystallinske materialer er sammensat af en perfekt og konsekvent række gentagne enheder, har ægte krystaller en tendens til at have mangler. Disse mangler er i de fleste tilfælde simpelthen uregelmæssigheder i den ellers regelmæssige krystalstruktur. I nogle tilfælde forekommer dette, når et atom indtager et andet sted i en given krystalstruktur, end det normalt ville. De forskellige egenskaber ved dette atom kan have væsentlig indflydelse på, hvordan krystallens strukturelle enheder arrangerer sig omkring det. Ligeledes kan manglerne eller uregelmæssighederne ved ægte krystaller have væsentlig indflydelse på de samlede egenskaber af det krystallinske materiale.