Vad är en kristallstruktur?
Många fasta ämnen och vissa kristallina vätskor har ett regelbundet, upprepande, tredimensionellt arrangemang av atomer kända som en kristallstruktur eller kristallgitter. Däremot är ett amorft fast ämne en typ av fast material, såsom glas, som saknar en sådan långvarig upprepande struktur. Många av de fysikaliska, optiska och elektriska egenskaperna hos kristallina fasta ämnen eller vätskor är nära besläktade med kristallstrukturen. De upprepande enheterna i en kristallin struktur, som består av små lådor eller andra tredimensionella former, kallas "celler". Många av dessa celler grupperas i en upprepande, ordnad struktur för att bilda den totala strukturen.
Kristallstrukturen hos ett ge kristallint material kan påverka många av det materialets övergripande egenskaper. Det är till exempel en av de viktigaste faktorerna som påverkar materialets optiska egenskaper. Kristallstruktur påverkar också signifikant reaktiviteten hos det kristallina materialet, eftersom det bestämmer arrangemanget av reaktiva atomer på yttre kanter och ytor av det kristallina fastämnet eller vätskan. Andra viktiga materialegenskaper, inklusive elektriska och magnetiska egenskaper hos vissa material, bestäms också till stor del av kristallstruktur.
Mineralogister, kristallografer, kemister och fysiker studerar ofta kristallmaterial i laboratorieinställningar. Vissa enkla aspekter av kristallstrukturer kan bestämmas genom enkla geometriska mätningar, men olika metoder baserade på diffraktion av röntgenstrålar, neutroner, elektroner eller andra partiklar möjliggör mycket enklare och mer exakta strukturbestämningar. Vissa forskare är bara upptagna med att bestämma strukturen för ett givet kristallint material medan andra är mer intresserade av att bestämma hur strukturen ansluter till materialets andra egenskaper. Ytterligare andra forskare är intresserade av att hitta användbara applikationer för olika material baserat på deras strukturer, och vissa försöker till och med syntetisera nya kristallina fasta ämnen och vätskor baserat på de förväntade egenskaperna hos deras önskade strukturer.
Det bör noteras att även om teoretiska kristallina material består av en perfekt och konsekvent serie av upprepade enheter, har verkliga kristaller en tendens att ha brister. Dessa brister är i de flesta fall helt enkelt oregelbundenheter i den annars regelbundna kristallstrukturen. I vissa fall inträffar detta när en atom tar en annan plats i en given kristallstruktur än den normalt skulle göra. De olika egenskaperna hos denna atom kan ha betydande påverkan på hur kristallens strukturella enheter arrangerar sig runt den. På samma sätt kan defekterna eller oregelbundenheterna hos verkliga kristaller ha betydande påverkan på det kristallina materialets totala egenskaper.