Τι είναι μια κρυσταλλική δομή;

Πολλά στερεά και μερικά κρυσταλλικά υγρά έχουν μια κανονική, επαναλαμβανόμενη, τρισδιάστατη διάταξη ατόμων που είναι γνωστά ως κρυσταλλική δομή ή κρυσταλλικό πλέγμα.Αντίθετα, ένα άμορφο στερεό είναι ένας τύπος στερεού υλικού, όπως το γυαλί, που στερείται μιας τέτοιας επαναλαμβανόμενης δομής μεγάλης εμβέλειας.Πολλές από τις φυσικές, οπτικές και ηλεκτρικές ιδιότητες των κρυσταλλικών στερεών ή υγρών σχετίζονται στενά με την κρυσταλλική δομή.Οι επαναλαμβανόμενες μονάδες μιας κρυσταλλικής δομής, οι οποίες αποτελούνται από μικρά κουτιά ή άλλα τρισδιάστατα σχήματα, αναφέρονται ως κύτταρα.Πολλά από αυτά τα κύτταρα ομαδοποιούνται σε μια επαναλαμβανόμενη, ομαλή δομή για να φτιάξουν τη συνολική δομή.

Η κρυσταλλική δομή ενός κρυσταλλικού υλικού μπορεί να επηρεάσει πολλά από αυτά τα υλικά συνολικές ιδιότητες.Είναι ένας από τους σημαντικότερους καθοριστικούς παράγοντες που επηρεάζουν τις οπτικές ιδιότητες του υλικού, για παράδειγμα.Η κρυσταλλική δομή επηρεάζει επίσης σημαντικά την αντιδραστικότητα του κρυσταλλικού υλικού, καθώς καθορίζει τη διάταξη αντιδραστικών ατόμων στις εξωτερικές άκρες και τα πρόσωπα του κρυσταλλικού στερεού ή υγρού.Άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά υλικών, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρικών και μαγνητικών ιδιοτήτων ορισμένων υλικών, προσδιορίζονται επίσης σε μεγάλο βαθμό από την κρυσταλλική δομή. Οι ορυκτιστές, οι κρυσταλλογράφοι, οι χημικοί και οι φυσικοί συχνά μελετούν κρυσταλλικά υλικά σε εργαστηριακές ρυθμίσεις.Ορισμένες απλές πτυχές των κρυσταλλικών δομών μπορούν να προσδιοριστούν μέσω απλών γεωμετρικών μετρήσεων, αλλά διάφορες μέθοδοι που βασίζονται στην περίθλαση των ακτίνων Χ, των νετρονίων, των ηλεκτρονίων ή άλλων σωματιδίων επιτρέπουν πολύ ευκολότερους και ακριβέστερους προσδιορισμούς της δομής.Μερικοί ερευνητές ασχολούνται μόνο με τον προσδιορισμό της δομής ενός δεδομένου κρυσταλλικού υλικού, ενώ άλλοι ενδιαφέρονται περισσότερο για τον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο η δομή συνδέεται με τα υλικά με άλλες ιδιότητες.Ακόμα άλλοι ερευνητές ενδιαφέρονται να βρουν χρήσιμες εφαρμογές για διάφορα υλικά με βάση τις δομές τους και μερικοί προσπαθούν να συνθέσουν νέα κρυσταλλικά στερεά και υγρά με βάση τις αναμενόμενες ιδιότητες των επιθυμητών δομών τους.αποτελούνται από μια τέλεια και συνεπή σειρά επαναλαμβανόμενων μονάδων, οι πραγματικοί κρύσταλλοι τείνουν να έχουν ελαττώματα.Αυτά τα ελαττώματα είναι, στις περισσότερες περιπτώσεις, απλώς παρατυπίες στην κατά τα άλλα κανονική κρυσταλλική δομή.Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτό συμβαίνει όταν ένα άτομο παίρνει ένα διαφορετικό μέρος σε μια δεδομένη κρυσταλλική δομή από ό, τι κανονικά.Οι διαφορετικές ιδιότητες αυτού του ατόμου μπορούν να έχουν σημαντικές επιπτώσεις στον τρόπο με τον οποίο οι δομικές μονάδες κρυστάλλων οργανώνονται γύρω από αυτό.Ομοίως, τα ελαττώματα ή οι ανωμαλίες των πραγματικών κρυστάλλων μπορούν να έχουν σημαντικές επιπτώσεις στις συνολικές ιδιότητες του κρυσταλλικού υλικού.