gitterkonstanten

Gitterkonstanten, auch lattice constants genannt, sind die metrischen Parameter eines Kristallgitters, die die Abmessungen des Einheitszellements festlegen. Typischerweise werden drei Längen a, b und c sowie die drei Zwischenwinkel α, β und γ angegeben. Je nach Kristallsystem unterscheiden sich die Werte der Parameter: im kubischen System gilt a = b = c und α = β = γ = 90°, während in anderen Systemen unterschiedliche Längen und Winkel auftreten können.

Die Gitterkonstanten bestimmen den räumlichen Abstand der Atome und damit zentrale Eigenschaften des Kristalls wie die Dichte, das Volumen des Einheitszellements und die elektronische Struktur. Das Volumen V des Einheitszellements hängt von a, b, c und den Winkeln ab und beeinflusst ebenfalls Masseverteilung und Materialeigenschaften.

Experimentell werden Gitterkonstanten aus Beugungsdaten gewonnen. Durch Beugung von Röntgenstrahlen, Neutronen oder Elektronen erhält man Reflexe mit d-Spacings, aus denen die Parameter über Ausgleichsverfahren, beispielsweise die Rietveld-Verfeinerung, bestimmt werden. In der Praxis liefert die kubische Beziehung d_hkl = a / √(h^2 + k^2 + l^2) eine einfache Bestimmung; bei anderen Kristallsystemen gelten entsprechend allgemeinere Formeln.

Gitterkonstanten können temperatur- und druckabhängig variieren; typischerweise dehnt sich ein Kristall bei Temperaturerhöhung aus. Variationen der Gitterkonstanten spielen eine zentrale Rolle in der Materialwissenschaft, beispielsweise bei Legierungen nach Vegards Gesetz, und dienen als grundlegende Kennwerte zur Charakterisierung von Phasen, Kristallstruktur und physikalischen Eigenschaften. Beispiele aus der Praxis sind die bekannten Werte für Aluminium (kubisch flächenzentriert) oder Natriumchlorid, deren Konstanten als Referenz dienen.