Wat is een kristalstructuur?

Veel vaste stoffen en sommige kristallijne vloeistoffen hebben een regelmatige, herhalende, driedimensionale opstelling van atomen die bekend staan als een kristalstructuur of kristalrooster.Een amorfe vaste stof is daarentegen een soort vast materiaal, zoals glas, dat een dergelijke herhaalde structuur op lange afstand mist.Veel van de fysieke, optische en elektrische eigenschappen van kristallijne vaste stoffen of vloeistoffen zijn nauw verwant aan kristalstructuur.De herhalende eenheden van een kristallijne structuur, die zijn gemaakt van kleine dozen of andere driedimensionale vormen, worden cellen genoemd.Veel van deze cellen zijn gegroepeerd in een herhalende, ordelijke structuur om de algehele structuur te vormen.

De kristalstructuur van een gevende kristallijn materiaal kan veel van die materialen totale eigenschappen beïnvloeden.Het is bijvoorbeeld een van de belangrijkste bepalende factoren die de optische eigenschappen van het materiaal beïnvloeden.Kristalstructuur beïnvloedt ook aanzienlijk de reactiviteit van het kristallijne materiaal, omdat het de opstelling van reactieve atomen aan de buitenranden en gezichten van de kristallijne vaste stof of vloeistof bepaalt.Sommige eenvoudige aspecten van kristalstructuren kunnen worden bepaald door eenvoudige geometrische metingen, maar verschillende methoden op basis van de diffractie van röntgenfoto's, neutronen, elektronen of andere deeltjes zorgen voor veel gemakkelijkere en nauwkeuriger structuurbepalingen.Sommige onderzoekers houden zich alleen bezig met het bepalen van de structuur van een bepaald kristallijn materiaal, terwijl anderen meer geïnteresseerd zijn in het bepalen van hoe die structuur verbindt met de andere eigenschappen van de materialen.Weer andere onderzoekers zijn geïnteresseerd in het vinden van nuttige toepassingen voor verschillende materialen op basis van hun structuren, en sommigen proberen zelfs nieuwe kristallijne vaste stoffen en vloeistoffen te synthetiseren op basis van de verwachte eigenschappen van hun gewenste structuren.

Er moet worden opgemerkt dat, hoewel theoretische kristallijne materialenzijn samengesteld uit een perfecte en consistente reeks herhaalde eenheden, echte kristallen hebben meestal fouten.Deze gebreken zijn in de meeste gevallen eenvoudig onregelmatigheden in de anders reguliere kristalstructuur.In sommige gevallen gebeurt dit wanneer een atoom een andere plaats inneemt in een bepaalde kristalstructuur dan normaal.De verschillende eigenschappen van dit atoom kunnen aanzienlijke gevolgen hebben voor de manier waarop de structurele eenheden van de kristallen zich eromheen regelen.Evenzo kunnen de defecten of onregelmatigheden van echte kristallen aanzienlijke effecten hebben op de algemene eigenschappen van het kristallijne materiaal.