Vad är en kristallstruktur?
Många fasta ämnen och vissa kristallina vätskor har ett regelbundet, upprepande, tredimensionellt arrangemang av atomer som kallas en kristallstruktur eller kristallgitter. Däremot är ett amorft fast ämne en typ av fast material, såsom glas, som saknar en sådan långsiktig upprepande struktur. Många av de fysiska, 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 är grupperade i en upprepande, ordnad struktur för att utgöra den övergripande strukturen.
Kristallstrukturen för ett ger kristallint material kan påverka många av det materialets övergripande egenskaper. Det är till exempel en av de största definierande faktorerna som påverkar materialets optiska egenskaper. Kristallstruktur påverkar också signifikant reaktiviteten hos det kristallina materialet, eftersom det bestämmer aRrangement av reaktiva atomer på utsidan och ansikten på det kristallina fasta eller vätskan. Andra viktiga materialdrag, inklusive elektriska och magnetiska egenskaper hos vissa material, bestäms också till stor del av kristallstruktur.
mineralogister, kristallografer, kemister och fysiker studerar ofta kristallina material i laboratorieinställningar. Vissa enkla aspekter av kristallstrukturer kan bestämmas genom enkla geometriska mätningar, men olika metoder baserade på diffraktionen av röntgenstrålar, neutroner, elektroner eller andra partiklar möjliggör mycket enklare och mer exakta bestämningar av strukturen. Vissa forskare handlar bara om att bestämma strukturen för ett givet kristallint material medan andra är mer intresserade av att bestämma hur den strukturen ansluter till materialets andra egenskaper. Ytterligare andra forskare är intresserade av att hitta användbara applikationerFör olika material baserade på deras strukturer, och vissa försöker till och med syntetisera nya kristallina fasta ämnen och vätskor baserade på de förväntade egenskaperna hos deras önskade strukturer.
Det bör noteras att även om teoretiska kristallina material består av en perfekt och konsekvent serie upprepade enheter, tenderar verkliga kristaller att ha brister. Dessa brister är i de flesta fall helt enkelt oegentligheter 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 effekter på hur kristallens strukturella enheter ordnar sig runt den. På samma sätt kan defekterna eller oegentligheterna hos verkliga kristaller ha betydande effekter på de kristallina materialens totala egenskaper.