Cos'è una struttura cristallina?
Molti solidi e alcuni liquidi cristallini hanno una disposizione regolare, ripetuta, tridimensionale di atomi noti come struttura cristallina o reticolo cristallino. Al contrario, un solido amorfo è un tipo di materiale solido, come il vetro, che manca di una struttura ripetuta così a lungo raggio. Molte delle proprietà fisiche, ottiche ed elettriche di solidi o liquidi cristallini sono strettamente correlati alla struttura cristallina. Le unità ripetute di una struttura cristallina, che sono costituite da piccole scatole o altre forme tridimensionali, sono definite "celle". Molte di queste celle sono raggruppate in una struttura ripetuta e ordinata per costituire la struttura generale.
La struttura cristallina di un materiale cristallino può influire su molte delle proprietà complessive di quel materiale. È uno dei principali fattori che definiscono le proprietà ottiche del materiale, ad esempio. La struttura cristallina influenza anche in modo significativo la reattività del materiale cristallino, in quanto determina la ARrangement di atomi reattivi sui bordi esterni e sui volti del solido cristallino o del liquido. Altri tratti di materiale importanti, tra cui proprietà elettriche e magnetiche di alcuni materiali, sono anche determinati dalla struttura cristallina.
Mineralogisti, cristallogi, chimici e fisici studiano spesso materiali cristallini in ambito di laboratorio. Alcuni semplici aspetti delle strutture cristalline possono essere determinati attraverso semplici misurazioni geometriche, ma vari metodi basati sulla diffrazione di raggi X, neutroni, elettroni o altre particelle consentono determinazioni molto più facili e accurate della struttura. Alcuni ricercatori si preoccupano solo di determinare la struttura di un determinato materiale cristallino, mentre altri sono più interessati a determinare come tale struttura si collega alle altre proprietà del materiale. Ancora altri ricercatori sono interessati a trovare applicazioni utiliPer vari materiali basati sulle loro strutture e alcuni persino cercano di sintetizzare nuovi solidi e liquidi cristallini in base alle proprietà previste delle loro strutture desiderate.
Va notato che, sebbene i materiali cristallini teorici siano composti da una serie perfetta e coerente di unità ripetute, i cristalli reali tendono ad avere difetti. Questi difetti sono, nella maggior parte dei casi, semplicemente irregolarità nella struttura cristallina altrimenti normale. In alcuni casi, ciò si verifica quando un atomo prende un posto diverso in una determinata struttura cristallina di quanto non farebbe normalmente. Le diverse proprietà di questo atomo possono avere un impatto sostanziale su come le unità strutturali del cristallo si organizzano attorno. Allo stesso modo, i difetti o le irregolarità dei cristalli reali possono avere impatti sostanziali sulle proprietà complessive del materiale cristallino.