Strukturgitter

Strukturgitter bezeichnet in der Wissenschaft eine regelmäßige, sich wiederholende Anordnung von Punkten oder Bausteinen im Raum, typischerweise die Positionen von Atomen in einem Kristall. Ein Strukturgitter beschreibt die räumliche Periodizität, während an jedem Gitterpunkt typischerweise ein Basismotiv oder ein Atomsatz geknüpft wird; zusammen ergeben Gitter und Motiv die eigentliche Kristallstruktur. Translationalen Symmetrien definieren die Wiederholungseinheiten im Raum.

Mathematisch lässt sich ein Gitter als Menge aller Vektor-Additionen R = n1 a1 + n2 a2 + n3 a3 beschreiben, wobei a1, a2, a3 primitive Vektoren sind. Die Abstände und Winkel zwischen den Vektoren bestimmen das Gitter. In der Kristallographie gibt es 14 Bravais-Gitter, aufgebaut aus sieben Gitter-Systemen: kubisch, tetragonal, orthorhombisch, hexagonal, rhomboedrisch, monoclin, triclin.

Die Struktur wird durch Gitterparameter a, b, c und die Winkel α, β, γ beschrieben. Der Abstand zweier Ebenen d liefert Hinweise auf die Periodizität; er ist maßgeblich bei der Röntgenbeugung. Das Reciprocal-Gitter entsteht aus der Fourier-Transformation des Realraums und erleichtert die Analyse von Beugungsmustern sowie elektronischen Eigenschaften.

Strukturgitter beeinflussen physikalische Eigenschaften von Materialien, einschließlich Festigkeit, Elektronenbewegung und optische Eigenschaften. Defekte wie Vakanzen, Interstitialatome oder Versetzungen verändern lokale Strukturen. Anwendungen finden sich in der Kristallographie, Materialwissenschaft, Halbleitertechnik, Photonik sowie in optischen Gittern und optischen Lattices in der Quantenphysik.