Kristallmönster

Kristallmönster refererar till den regelbundna, periodiska ordningen av atomer, joner eller molekyler i ett kristalliskt material. Denna ordning uppvisar translational symmetri i tre dimensioner, vilket gör att mönstret upprepar sig i byggstenar kallade enhetsceller. Kristallmönster avgör många egenskaper hos materialet, såsom brytning, färg, hållfasthet och elektrisk ledningsförmåga.

Strukturellt kan kristaller klassificeras efter deras enhetsceller och symmetri. Den grundläggande uppbyggnaden beskrivs vanligtvis med 14 Bravais-latticer i tre dimensioner och sju kristallsystem (kubic, tetragonal, hexagonal, ortorombisk, monoklin, triklin). Vid sidan av enhetscellen används space groups för att ange hela symmetriinnehållet i kristallen, och totalt finns 230 unika rymdgruppssymmetrier i tre dimensioner.

Kristallmönster uppstår under kristallisation när partiklar ordnar sig i lägsta energitillståndet under påverkan av temperatur, tryck och sammansättning. Mönstren observeras som kristallformer eller prismatiska facets, men i många material består mönstret av små kristaller som bildar korn i en polycrystal. Strukturens detaljer kan studeras genom röntgendiffraktion (XRD), elektrondiffraction samt mikroskopi såsom TEM och SEM.

Undersökningar av kristallmönster har stor betydelse inom geologi, materialvetenskap och fysik, eftersom mönstrens symmetri och enhetscellsparametrar styr elektroniska bandstrukturer, optiska egenskaper och mekanisk styrka. Det finns även icke-periodiska ordningar, exempelvis kvasi-kristaller, som visar långtgående ordningar utan en vanlig periodisk translational symmetri men fortfarande starka, arrangerade mönster.