Cấu trúc tinh thể là gì?

Nhiều chất rắn và một số chất lỏng tinh thể có sự sắp xếp ba chiều thường xuyên, lặp lại, ba chiều được gọi là cấu trúc tinh thể hoặc mạng tinh thể.Ngược lại, một chất rắn vô định hình là một loại vật liệu rắn, chẳng hạn như thủy tinh, thiếu cấu trúc lặp lại tầm xa như vậy.Nhiều tính chất vật lý, quang học và điện của chất rắn hoặc chất lỏng tinh thể có liên quan chặt chẽ với cấu trúc tinh thể.Các đơn vị lặp lại của cấu trúc tinh thể, được tạo thành từ các hộp nhỏ hoặc các hình dạng ba chiều khác, được gọi là các tế bào.Nhiều trong số các tế bào này được nhóm lại với nhau theo cấu trúc lặp lại, có trật tự để tạo thành cấu trúc tổng thể. Cấu trúc tinh thể của vật liệu tinh thể cho có thể ảnh hưởng đến nhiều vật liệu đó.Nó là một trong những yếu tố xác định chính ảnh hưởng đến các tính chất quang học của vật liệu, ví dụ.Cấu trúc tinh thể cũng ảnh hưởng đáng kể đến khả năng phản ứng của vật liệu tinh thể, vì nó xác định sự sắp xếp của các nguyên tử phản ứng ở các cạnh bên ngoài và mặt của chất rắn hoặc chất lỏng tinh thể.Các đặc điểm vật liệu quan trọng khác, bao gồm tính chất điện và từ tính của một số vật liệu, cũng được xác định phần lớn bởi cấu trúc tinh thể.Một số khía cạnh đơn giản của các cấu trúc tinh thể có thể được xác định thông qua các phép đo hình học đơn giản, nhưng các phương pháp khác nhau dựa trên sự nhiễu xạ của tia X, neutron, electron hoặc các hạt khác cho phép xác định cấu trúc dễ dàng và chính xác hơn nhiều.Một số nhà nghiên cứu chỉ quan tâm đến việc xác định cấu trúc của một vật liệu tinh thể nhất định trong khi những người khác quan tâm nhiều hơn đến việc xác định cấu trúc đó kết nối với các vật liệu khác.Các nhà nghiên cứu khác quan tâm đến việc tìm kiếm các ứng dụng hữu ích cho các vật liệu khác nhau dựa trên cấu trúc của chúng và một số thậm chí cố gắng tổng hợp các chất rắn và chất lỏng tinh thể mới dựa trên các tính chất dự kiến của các cấu trúc mong muốn của chúng.Được cấu tạo bởi một loạt các đơn vị lặp đi lặp lại hoàn hảo và nhất quán, các tinh thể thực sự có xu hướng có lỗ hổng.Những sai sót này, trong hầu hết các trường hợp, chỉ đơn giản là sự bất thường trong cấu trúc tinh thể thường xuyên khác.Trong một số trường hợp, điều này xảy ra khi một nguyên tử chiếm một vị trí khác trong một cấu trúc tinh thể nhất định so với thông thường.Các tính chất khác nhau của nguyên tử này có thể có tác động đáng kể đến cách các đơn vị cấu trúc tinh thể tự sắp xếp xung quanh nó.Tương tự như vậy, các khiếm khuyết hoặc bất thường của các tinh thể thực có thể có tác động đáng kể đến các tính chất tổng thể của vật liệu tinh thể.