Kristallgefüge

Kristallgefüge, auch Kristallstruktur genannt, bezeichnet die regelmäßige, periodische Anordnung von Atomen, Ionen oder Molekülen in einem Kristall. Diese Ordnung beruht auf translationaler Symmetrie: Eine Grundeinheit wiederholt sich an jedem Gitterpunkt und füllt den Raum aus.

Formell besteht ein Kristallgefüge aus einem Kristallgitter (Lattice) und einer Basis (Motiv), deren Atomen an jedem Gitterpunkt platziert werden. Die kleinste wiederholende Einheit ist die Einheitzelle, beschrieben durch drei Kantenlängen a, b, c und drei Winkel alpha, beta, gamma. Die Struktur wird durch die Art des Gitters und die Anordnung der Basis bestimmt.

In drei Dimensionen lassen sich 14 Bravais-Gitter unterscheiden, die sich aus den sieben Kristallsystemen ergeben: kubisch, tetragonal, orthorhombisch, hexagonal, trigonal (rhomboedrisch), monoclin und triklin. Jedes System besitzt charakteristische Symmetrieelemente und Parameteranordnungen. Die Kristallstruktur hat maßgeblichen Einfluss auf physikalische Eigenschaften wie Dichte, Härte, elektrische Leitfähigkeit und optische Eigenschaften. Kleinste Veränderungen in der Struktur oder Defekte können erhebliche Auswirkungen haben.

Typische Defekte sind Punktdefekte, Liniendefekte und Flächenfehler, die das Verhalten von Materialien beeinflussen. Die Bestimmung der Kristallgefüge erfolgt überwiegend durch Röntgenkristallografie, Elektronenbeugung oder Neutronenbeugung. Kristallstrukturen spielen eine zentrale Rolle in der Materialwissenschaft, Geologie und Halbleitertechnik, da sie Struktur-Eigenschafts-Beziehungen ermöglichen.

Beispiele für bekannte Kristallgefüge sind Natriumchlorid (kubisch), Diamant (kubisch) und Graphit (hexagonal).