Kiderakenteiden

Kiderakenteet kuvaavat kiteisen aineen atomien, ionien tai molekyylien säännöllistä, toistuvaa järjestäytymistä kolmiulotteisesti. Tällainen järjestys muodostaa kiinteän rakenteen, jonka perusyksikkö on yksikkösolu. Yksikkösoluun sijoitettujen atomien tai molekyylien toistuminen tilassa määrittää koko kidekasvun rakenteen. Yksikkösolun mittasuhteet (a, b, c) sekä kulmat (α, β, γ) määrittävät kristallijärjestelmän ja rakenteen symmetrian.

Kiderakenteita voidaan luokitella 14 Bravais-lattian mukaan, jotka kattavat kaikki mahdolliset toistuvuuden muodot kolmessa ulottuvuudessa. Näiden lattioiden ympärille rakennettuja kidekantasoluja täydentävät kiderakenteen basis-atomit tai -molekyylit. Kristallijärjestelmiä on useita, joihin kuuluvat esimerkiksi kuutiomainen, tetragonalinen, ortorombinen, romboedraalinen/trigonaalinen sekä monokliininen ja triklininen järjestelmä. Jokaisella järjestelmällä on tyypillisiä pakkaus- ja koordinaatiomalleja, jotka vaikuttavat aineen ominaisuuksiin.

Kiderakenteiden tutkimuksessa käytetään määritysmethoden kuten röntgen-diffraktio (XRD) ja elektronidiffraktio. Näillä menetelmillä voidaan ratkaista yksikkösolun parametrit, atomien sijainnit sekä kideakselin symmetria. Kiderakenteiden tuntemus on keskeistä materiaalien ominaisuuksien ymmärtämisessä, sillä tiheys, lujuus, sähkönjohtavuus ja lämpölaajeneminen riippuvat rakenteen järjestyksestä ja virheistä. Rakenteellinen tieto mahdollistaa myös uusien materiaalien suunnittelun ja optimoinnin.