kristallirakenne

Kristallirakenne viittaa kiinteän aineen atomien, ioni- tai molekyyliryhmien säännölliseen, toistuvaan järjestäytymiseen kolmiulotteisessa tilassa. Tämä järjestäytyminen muodostaa kristallilattian ja pienimmän toistuvan osan, yksikkösolun, joka määrittelee rakenteen jatkuvuuden. Yksikkösolun mittasuhteet kuvataan lattice-parametreilla: a, b, c sekä α, β, γ. Näiden avulla voidaan kuvata erilaisia lattice-tyyppejä; yleisesti puhutaan Bravais-lattioista, joista on 14 erilaista rakennetta. Näiden rinnalla puhutaan seitsemästä kristallijärjestelmästä (esim. kuutio-, tetragonaalinen, ortorombinen, trigonaalinen/rhomboedraalinen, monokliininen ja triclininen sekä hexagonaalinen ryhmä).

Yleisimmät rakenteet metallien ja mineraalien maailmassa ovat FCC (kasvoihin keskitetty), BCC (keskuksessa) sekä HCP (hyppäys- tai kuusikulmainen pakkaus). Näiden rakenteiden koordinointinumero ja pakkautumisaste vaihtelevat: FCC ja HCP tarjoavat pakkautumisasteen noin 0.74, BCC noin 0.68. Rakenteet voivat olla yksittäisiä kristalleja tai monikristallisia rakeita; rakeiden rajat vaikuttavat materiaalin ominaisuuksiin.

Kristallirakenteiden ominaisuudet ovat usein anisotropisia: mekaaniset, sähköiset ja lämpöominaisuudet riippuvat suunnasta. Lämpötilan ja paineen muutokset voivat aiheuttaa polymorfiaa eli rakenteen muutoksia.

Rakenteen määrittämiseksi käytetään yleisesti diffraktiomenetelmiä, kuten röntgen- ja neutronidiffraktiota. Kristallirakenteiden tunteminen on keskeistä materiaalien suunnittelussa ja analyysissä, erityisesti metallien, mineraalien ja keramiikoiden tutkimuksessa.