Feststoffgitter

Feststoffgitter bezeichnet die regelmäßige, dreidimensionale Anordnung der Bausteine eines Festkörpers. Diese Ordnung erstreckt sich über das gesamte Material und wird durch ein Bravais-Gitter beschrieben, das die Positionen der Gitterpunkte festlegt. An jedem Gitterpunkt kann eine Basis aus Atomen oder Ionen sitzen, wodurch der eigentliche Kristallaufbau entsteht. Die kleinste wiederholende Einheit heißt Elementarzelle; ihre Parameter a, b, c und die Winkel α, β, γ bestimmen die Größe und Form des Gitters.

Es gibt 14 Bravais-Gittertypen, die sich den Kristallsystemen Monoklin, Orthorhombisch, Tetragonal, Kubisch und Hexagonal zuordnen lassen. Typische Strukturen sind kubisch dichteste Packung (FCC), kubisch raue Packung (BCC) und hexagonal dichteste Packung (HCP) in Metallen, die Diamantstruktur in Kohlenstoffverbindungen sowie die NaCl-Struktur in vielen Salzen. Die Wahl des Gittertyps bestimmt Koordinationszahlen, Dichte und anisotrope Eigenschaften des Materials.

Störungen wie Punktdefekte (Vakanzen, interstitielle Atome, Substitutionen), Versetzungen (Kanten- und Schraubenversetzungen) und Korngrenzen beeinträchtigen die Periodizität. Phononen, die Gitter-Schwingungen, beeinflussen die Wärmeleitfähigkeit. Die Gitterstruktur lässt sich mit Röntgen- oder Elektronenbeugung untersuchen; Bragg-Gesetz und die Bestimmung der Gitterkonstanten ermöglichen Rückschlüsse auf Struktur und Phasen. Veränderungen der Temperatur, des Drucks oder der chemischen Zusammensetzung können Phasenübergänge und Änderungen der Gitterparameter verursachen.