Kiderakenteissa

Kiderakenteissa tarkoitetaan aineen säännöllistä, toistuvaa järjestäytymää kolmiulotteisesti, jossa atomeja, ioneja tai molekyylejä on säännöllinen toistuvuus. Tämän järjestäytymisen tilallinen perusyksikkö on yksikkösolu, jonka toistuminen tilassa luo koko kiderakenteen. Yksikkösolu määrittää mittasuhteet ja symmetrian, ja siihen liittyy sekä lattice-pisteet että mahdollinen motiivi (basis).

Kiderakenteet voidaan luokitella Bravais-lattioiden mukaan, joita on 14 erilaista rakenneosaa. Itse toistuva peruskuvio muodostaa koko kiderakenteen, kun sitä toistetaan kolmiulotteisesti. Kristallijärjestelmien kautta kuvaillaan yleisiä geometrisia muotoja, joihin kide voi asettua, kuten kuutio-, tetragonaali-, ortorombinen-, monokliininen-, triklininen-, heksagonaalinen ja trigonaalinen järjestelmä. Nämä järjestelmät määrittelevät parhaiten kiderakenteen symmetrian ja mittasuhteet.

Kiderakenteet vaikuttavat merkittävästi materiaalin ominaisuuksiin, kuten kovuuteen, rikkoutumiskestävyyteen, sähköiseen ja optiseen käytökseen sekä lämmönjohtavuuteen. Pääasiallinen selitys on atomien tai ionien välinen sitoutuminen ja paikalliset koordinaatiot sekä vibraatiot. Diagnoiminen ja tutkiminen tapahtuvat pääasiassa diffraatiomenetelmien avulla: röntgen-diffraatio, neutroni-diffraatio ja elektronidiffraatio. Näillä menetelmillä voidaan rakenteellisesti määrittää yksikkösolun parametrit, tilallinen symmetria ja atomien sijainnit.

Kiderakenteissa esiintyy lisäksi virheitä ja teorian puuttuvia täydentäviä rakenteita, kuten piste- ja linjadifektejä sekä epäpuhtauksia. Nämä virheet vaikuttavat usein mekaanisiin ja fysikaalisiin ominaisuuksiin sekä materiaalin historiassa tapahtuvaan muokkaukseen.