Qu'est-ce qu'une structure cristalline?

De nombreux solides et certains liquides cristallins ont une disposition régulière et répétitive et tridimensionnelle d'atomes appelés structure cristalline ou réseau cristallin.En revanche, un solide amorphe est un type de matériau solide, comme le verre, qui n'a pas une structure répétitive à long terme.De nombreuses propriétés physiques, optiques et électriques des solides ou liquides cristallins sont étroitement liés à la structure cristalline.Les unités répétitives d'une structure cristalline, qui sont constituées de petites boîtes ou autres formes tridimensionnelles, sont appelées cellules.Beaucoup de ces cellules sont regroupées dans une structure répétitive et ordonnée pour constituer la structure globale.

La structure cristalline d'un matériau cristallin peut affecter bon nombre de ces propriétés globales de matériaux.C'est l'un des principaux facteurs de définition affectant les propriétés optiques du matériau, par exemple.La structure cristalline affecte également de manière significative la réactivité du matériau cristallin, car elle détermine la disposition des atomes réactifs sur les bords extérieurs et les faces du solide ou du liquide cristallin.D'autres traits de matériaux importants, y compris les propriétés électriques et magnétiques de certains matériaux, sont également déterminés en grande partie par structure cristalline.

Les minéralogistes, les cristallographes, les chimistes et les physiciens étudient souvent des matériaux cristallins en laboratoire.Certains aspects simples des structures cristallines peuvent être déterminés par des mesures géométriques simples, mais diverses méthodes basées sur la diffraction des rayons X, des neutrons, des électrons ou d'autres particules permettent des déterminations de structure beaucoup plus faciles et plus précises.Certains chercheurs ne concernent que la détermination de la structure d'un matériau cristallin donné tandis que d'autres sont plus intéressés à déterminer comment cette structure se connecte aux autres propriétés.D'autres chercheurs encore sont intéressés à trouver des applications utiles pour divers matériaux en fonction de leurs structures, et certains essaient même de synthétiser de nouveaux solides et liquides cristallins en fonction des propriétés attendues des structures souhaitées.

Il convient de noter que, bien que les matériaux cristallins théoriques.sont composés d'une série parfaite et cohérente d'unités répétées, les cristaux réels ont tendance à avoir des défauts.Ces défauts sont, dans la plupart des cas, simplement des irrégularités dans la structure cristalline autrement régulière.Dans certains cas, cela se produit lorsqu'un atome prend une place différente dans une structure cristalline donnée qu'elle ne le ferait normalement.Les différentes propriétés de cet atome peuvent avoir des impacts substantiels sur la façon dont les unités structurelles des cristaux s'organisent autour de lui.De même, les défauts ou les irrégularités des cristaux réels peuvent avoir des impacts substantiels sur les propriétés globales du matériau cristallin.