Hiukkasrakennejärjestelyt

Hiukkasrakennejärjestelyt ovat aineen hiukkasten, kuten atomien tai ioni-atomien, säännöllistä ja toistuvaa järjestäytymistä kolmiulotteisessa tilassa. Tämä pitkäkestoinen järjestys muodostaa kiteen, jonka ominaisuudet määräytyvät rakenteen mukaan. Keskeisiä käsitteitä ovat yksikkösolu ja Bravais-lattice. Yksikkösolu on pienin tilallinen osa, joka toistuu koko kiteessä. Bravais-lattioita on 14, joita voidaan käyttää kidejärjestelyn luokitteluun.

Pääasiallisia järjestelytyyppejä ovat tiheästi pakatut kideet: fcc- (face-centered cubic) ja hcp- (hexagonal close-packed) rakenteet sekä bcc- (body-centered cubic) rakenne. Näissä fcc- ja hcp-kiteissä koordinaatioluku on 12, kun taas bcc:ssa se on 8 ja simple cubicissa 6. Näiden lisäksi on useita muita rakenteita ja poikkeavia järjestäytymiä.

Amorfisessa aineessa ei ole pitkän aikavälin säännöllisyyttä; rakenne on epäjärjestynyt, vaikka lyhyen kantaman järjestäytymää voi esiintyä. Kidejärjestelyt voidaan paljastaa kokeellisesti diffraktiolla: röntgen-, neutroni- ja elektronidiffraktio paljastavat rakenteen pituusmittaa ja symmetriaa.

Esimerkkejä: NaCl-kide (ioninen kide), timantti (kovalenttinen verkko) ja grafiitti (kerroksittainen hiilirakenne). Metallien maailmassa yleisiä ovat alumiinin ja kuparin fcc-rakenteet sekä raudan bcc-rakenteinen ferriitti. Hiukkasrakennejärjestelyt vaikuttavat muun muassa tiheyteen, ominaisuuksiin ja käyttäytymiseen mekaanisissa sekä sähköisissä sovelluksissa.

---