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

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.

Основные свойства кристаллов

Виды кристаллов

Акустооптические и электрооптические кристаллы Основная статья: Электрооптические кристаллы

Двулучепреломляющие кристаллы Основная статья: Двулучепреломляющие кристаллы

Лазерные кристаллы Основная статья: Лазерные кристаллы

Магнитооптические кристаллы Основная статья: Магнитооптические кристаллы

Нелинейные кристаллы Основная статья: Нелинейные кристаллы

Сцинтилляционные кристаллы Основная статья: Сцинтилляционные кристаллы