С кристаллами мы сталкиваемся в нашей жизни практически ежедневно. Обычная соль - не что иное, как кристалл простейшей прямоугольной формы, имеющий кубическую кристаллическую решетку. Но не все кристаллы так же просты. Существует огромное разнообразие форм кристаллических материалов, удивляющих своей причудливостью.
Люди давно знакомы с кристаллами. Это слово произошло от греческого "krystallos", что означало обычный лед, горный хрусталь.
Мы знаем, что газ заполняет все отведенное ему пространство, жидкость принимает форму сосуда, а твердые тела всегда остаются в своей форме, независимо от места, куда их помещают. Это происходит потому, что благодаря силе притяжения между атомами в твердом теле, каждый из них никуда не смещается со своего места. "Сдвигаются" атомы только при сильном механическом воздействии или от высокой температуры.
Твердые тела отличаются четким расположением ближайших атомов. Поликристаллическая структура характерна для многих твердых тел, их атомы образуют регулярную решетку. Например, микрокристаллы металлов и их сплавов можно рассмотреть только под микроскопом, а кристаллики соли и сахара вполне видны невооруженным глазом. Самые заметные - сверкающие кристаллы драгоценных камней.
Итак, основное отличие кристаллической формы вещества - наличие жесткой структуры во взаимном расположении атомов. И такой порядок остается неизменным, даже на большом расстоянии атомы будто чувствуют друг друга и сохраняют свое расположение. Чтобы вырос большой микрокристалл, нужны уникальные условия. Но в природе существуют кристаллы кварца высотой с человеческий рост.
Внутри кристаллов атомы могут выстраиваться в причудливые формы тетраэдров, параллелепипедов, икосаэдров. В кристаллографии существует 6 кристаллических групп, распадающихся на 32 класса. Мы имеем несколько сотен различных форм макроорганизации кристаллических тел. На форму монокристалла оказывает влияние и форма элементарной атомной ячейки, и те условия, в которых происходит рост кристалла.
Кристаллизуются не одни только простейшие неорганические соединения, но и сложные полимерные и белковые молекулы, вирусные частицы. Эти кристаллы не так прочны, как твердые, но по остальным характеристикам подобны им. Неживая материя самоорганизуется довольно необычно и принимает не только форму строгих и ровных кубиков и пирамид, но и структур, похожих на деревья или снежинки.
Начиная с XVI века, предпринимались попытки выращивания искусственных кристаллов, но научились этому только в середине XX столетия. В настоящее время выращиваются кристаллы, необходимые для промышленного применения, камни для украшений. Сверхчистые кристаллические материалы (кристаллический кремний, сапфир, рубин, кварц ) применяют в электронике, искусственные алмаз, корунд, рубин, нитевидный углерод и кевлар - в машиностроении.
Жидкие кристаллы - это особый класс кристаллических материалов. Такие вещества сочетают в себе подвижность жидкости и анизотропию твердого тела. Они выглядят как мутная жидкость. Но когда их тонкий слой заключают между двумя стеклянными пластинами с токопроводящим покрытием, получается не что иное как ЖК-дисплей (сотовые телефоны, компьютеры).
Здесь сочетание оптической анизотропии (свойство твердых тел) с подвижностью молекул (свойство жидкости) - оптимальное свойство для использования ЖК-материалов в полупроводниковой электронике. Электрическое поле и падающий свет и рисуют на ЖК-дисплее буквы, цифры и картинки.
http://www.magic-stone.net/index.php?object=stat37 |