+

Кристаллы

Кристаллы

 

Оптические кристаллы LiNbO3 (ниобат лития)

 

 

 


Криста́ллы (от греч. κρύσταλλος первоначально «лед», в дальнейшем «горный хрусталь; кристалл») — твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решетку.

Содержание

 

 

Основные свойства кристаллов


 

Закономерное внутреннее строение кристаллов в виде пространственной решетки обусловливает их важнейшие свойства:

1.    Однородность – одинаковые свойства кристалла в параллельных направлениях.

2.    Анизотропность – различные свойства кристалла в непараллельных направлениях (например, если минерал дистен («стен» — сопротивление) царапать по удлинению, то его твердость равна 4,5, а если в поперечном направлении, то твердость равна 6-6,5).

3.    Способность самоограняться – при благоприятных условиях роста кристалл приобретает форму правильного многогранника.

4.    Симметрия.

 

 

Виды кристаллов


 

 

Акустооптические и электрооптические кристаллы 
Основная статья: Электрооптические кристаллы

Интенсивное развитие исследований в области получения и использования электрооптических кристаллов невозможно без основательного знакомства как с теорией и методикой исследования электрооптического эффекта, так и со всем комплексом свойств известных кристаллов. Однако огромное количество отечественных и зарубежных статей препятствует быстрому и полному ознакомлению с современным состоянием этого вопроса.

 

 

Двулучепреломляющие кристаллы
Основная статья: Двулучепреломляющие кристаллы

Интенсивное развитие исследований в области получения и использования двулучепреломляющих кристаллов невозможно без основательного знакомства как с теорией и методикой исследования электрооптического эффекта, так и со всем комплексом свойств известных кристаллов. Однако огромное количество отечественных и зарубежных статей препятствует быстрому и полному ознакомлению с современным состоянием этого вопроса.

 

 

 

Лазерные кристаллы
Основная статья: Лазерные кристаллы

Интенсивное развитие исследований в области получения и использования лазерных кристаллов невозможно без основательного знакомства как с теорией и методикой исследования электрооптического эффекта, так и со всем комплексом свойств известных кристаллов. Однако огромное количество отечественных и зарубежных статей препятствует быстрому и полному ознакомлению с современным состоянием этого вопроса.

 

 

 

Магнитооптические кристаллы
Основная статья: Магнитооптические кристаллы

Интенсивное развитие исследований в области получения и использования электрооптических кристаллов невозможно без основательного знакомства как с теорией и методикой исследования электрооптического эффекта, так и со всем комплексом свойств известных кристаллов. Однако огромное количество отечественных и зарубежных статей препятствует быстрому и полному ознакомлению с современным состоянием этого вопроса.

 

 

 

Нелинейные кристаллы
Основная статья: Нелинейные кристаллы

Интенсивное развитие исследований в области получения и использования Нелинейных кристаллов невозможно без основательного знакомства как с теорией и методикой исследования электрооптического эффекта, так и со всем комплексом свойств известных кристаллов. Однако огромное количество отечественных и зарубежных статей препятствует быстрому и полному ознакомлению с современным состоянием этого вопроса.

 

 

 

Сцинтилляционные кристаллы
Основная статья: Сцинтилляционные кристаллы

Интенсивное развитие исследований в области получения и использования сцинтилляционных кристаллов невозможно без основательного знакомства как с теорией и методикой исследования электрооптического эффекта, так и со всем комплексом свойств известных кристаллов. Однако огромное количество отечественных и зарубежных статей препятствует быстрому и полному ознакомлению с современным состоянием этого вопроса.


Кристаллы делятся на:

  • природные
  • искусственные (синтетические).

Природные кристаллы чаще всего используются в ювелирных изделиях, украшениях.

Синтетические кристаллы, кристаллы, выращенные искусственно в лабораторных или заводских условиях. Из общего числа С. к. около 104 относятся к неорганическим веществам. Некоторые из них не встречаются в природе. Однако первое место занимают органические С. к., насчитывающие сотни тысяч разнообразных составов и вообще не встречающиеся в природе. С другой стороны, из 3000 кристаллов, составляющих многообразие природных минералов, искусственно удаётся выращивать только несколько сотен, из которых для практического применения существенное значение имеют только 20—30 (см. табл.). Объясняется это сложностью процессов кристаллизации и техническими трудностями, связанными с необходимостью точного соблюдения режима выращивания монокристаллов.

 

 

 

Наиболее распространённые синтетические кристаллы

Название

Химическая формула

Методы выращивания

Средняя величина кристаллов

Области применения

Кварц

SiO2

Гидротермаль-
ный

От 1 до 15 кг, 300´200´150 мм

Пьезоэлектрические преобразователи, ювелирные изделия, оптические приборы

Корунд

Al2O3

Методы Вернейля и Чохральского, зонная плавка

Стержни диаметром 20—40 мм, длиной до 2 м, пластинки 200´300´30 мм

Приборостроение, часовая промышленность, ювелирные изделия

Германий

Ge

Метод Чохральского

От 100 г до 10 кг, цилиндры 200 мм ´ 500 мм

Полупроводниковые приборы

Кремний

Si

То же

То же

То же

Галогениды

KCl, NaCl

То же

От 1 до 25 кг, 100´100´600

Сцинтилляторы

Сегнетова соль

KNaC4H4O6´4H2O

Кристаллизация из растворов

От 1 до 40 кг, 500´500´300 мм

Пьезоэлементы

Дигидрофосфат калия

KH2PO4

То же

От 1 до 40 кг, 500´500´300 мм

То же

Алюмоиттрие-
вый гранат

Y3Al5O12

Метод Чохральского, зонная плавка

40´40´150 мм 30´200´150 мм

Лазеры, ювелирные изделия

Иттриево-же-
лезистый гранат

Y3Fe5O12

Кристаллизация из растворов-расплавов

30´30´30 мм

Радиоакустическая промышленность, электроника

Гадолиний-галлиевый гранат

Gd3Ga5O12

Метод Чохральского

20´30´100 мм

Подложки для магнитных плёнок

Алмаз

C

Кристаллизация при сверхвысоких давлениях

От 0,1 до 3 мм

Абразивная промышленность

Ниобат лития

LiNbO3

Метод Чохральского

10´10´100 мм

Пьезо- и сегнетоэлементы

Нафталин

C10H8

Метод Киропулоса

Блоки в несколько кг

Сцинтилляционные приборы

Бифталат калия

C8H5O4K

Кристаллизация из водных растворов

40´100´100 мм

Рентгеновские анализаторы, нелинейная оптика

Кальцит

CaCO3

Гидротермальный

10´30´30 мм

Оптические приборы

Сульфид кадмия

CdS

Рост из газовой фазы

Стержни 20´20´100 мм

Полупроводниковые приборы

Сульфид цинка

ZnS

То же

Стержни 20´20´100 мм

 

Арсенид галлия

GaAs

Газотранспорт-
ные реакции

Стержни 20´20´100 мм

 

Фосфид галлия

GaP

То же

То же

То же

Молибдаты редкоземельных элементов

Y2(MoO4)3

Комбинирован-
ный метод Чохральского

10´10´100 мм

Лазеры

Двуокись циркония

ZrO2

Высокочастот-
ный нагрев в холодном контейнере

Блоки около 2 кг, столбчатые кристаллы 100´10´50 мм

Ювелирные изделия

Двуокись гафния

HfO2

То же

То же

То же

Вольфрамат кальция

CaWO4

То же

10´10´100 мм

Лазеры

Алюминат иттрия

IAlO3

Метод Чохральского

10´10´100 мм

То же

Алюминий (трубы разных сечений)

Al

Метод Степанова

Длина 103 мм, диаметр 3—200 мм

Металлургия

 

 

 

 

Физические науки, изучающие кристаллы


Кристаллофизика, физика кристаллов — наука (раздел молекулярной физики/кристаллографии), изучающая физические свойства кристаллов [в связи с их строением] и других анизотропных сред. Исследует закономерности таких явлений как: двулучепреломление и вращение плоскости поляризации света, прямой и обратный пьезоэффекты, электрооптический эффект, генерация световых гармоник.
А также изучение кристаллов: сцинтилляционные кристаллы, нелинейные кристаллы, магнитооптические кристаллы, лазерные кристаллы, акустооптические кристаллы.

Кристаллофизика непосредственно связана с кристаллохимией.