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 indicate come cellule.Molte di queste cellule sono raggruppate insieme in una struttura in ripetizione e ordinata per costituire la struttura generale.

La struttura cristallina di un materiale cristallino può influire su molti di questi materiali proprietà generali.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 disposizione degli atomi reattivi sui bordi esterni e sui volti del solido o del liquido cristallino.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 spesso 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 ai materiali altre proprietà.Ancora altri ricercatori sono interessati a trovare applicazioni utili per vari materiali in base alle loro strutture e alcuni cercano addirittura di sintetizzare nuovi solidi e liquidi cristallini in base alle proprietà previste delle loro strutture desiderate.

Va notato che, sebbene materiali cristallini teoricisono 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 dei cristalli si organizzano attorno.Allo stesso modo, i difetti o le irregolarità dei cristalli reali possono avere impatti sostanziali sulle proprietà complessive del materiale cristallino.