Кристаллография (от кристаллы и греч. grapho - пишу, описываю) - наука об атомно-молекулярном
строении, симметрии, физ. свойствах, образовании и росте кристаллов. Зародилась
в древности в связи с наблюдениями над природными кристаллами, имеющими естеств.
форму правильных многогранников. Как самостоят, наука К. существует с сер. 18
в. В 18-19 вв. развивалась в тесной связи с минералогией как дисциплина, устанавливающая
закономерности огранки кристаллов [Р. Гаюи (R. Haiiy), 1784]. Была разработана
теория симметрии кристаллов - их внеш. форм (А. В. Гадолин, 1867) и внутр. строения
[О. Браве (A. Bravais), 1848; Е. С. Фёдоров, 1890; А. Шёнфлис (A. Shoenflies),
1891]. Совокупность методов описания кристаллов и закономерности их огранення
составляют содержание геометрической К. На основе геом. К. возникла гипотеза
об упорядоченном трёх-мерно-периодич. расположении в кристалле составляющих
его частиц, в совр. понимании - атомов и молекул, к-рые образуют кристаллическую
решётку. Матем. аппарат К. основан на дискретной геометрии, теории групп,
тензорном исчислении и теории преобразований Фурье.
Исследования дифракции
рентг. лучей в кристаллах [М. Лауэ (М. Laue), 1912] экспериментально подтвердили
их периодич. решётчатое строение. Первые рентгенографич. расшифровки атомной
структуры кристаллов NaCl, алмаза, ZnS и др., осуществлённые в 1913 У. Г. Брэггом
(W. Н. Bragg) и У. Л. Брэггом (W. L. Bragg), положили начало структурной К.
Изучение прохождения света через кристаллы позволило сформулировать закономерности
анизотропии свойств кристаллов (см. Кристаллооптика ).Дальнейшее изучение
атомной структуры кристаллов связано с именами Л. Полинга (L. Pauling), В. Гольдшмидта
(V. Goldschmidt), Дж. Бернала (J. Bernal) и Н. В. Белова; исследование физ.
свойств кристаллов и их роста - с именами И. Н.Странского (I. N. Stranski),
Г. В. Вульфа, А. В. Шубникова и др.
Для совр. К. характерны
дальнейшее исследование атомной и дефектной структуры кристаллов, процессов
их роста и поиск новых свойств кристаллов как единой комплексной проблемы, направленной
на получение новых материалов с важными физ. свойствами. Результаты
этих исследований широко используются в физике, минералогии, материаловедении
и металловедении, химии, мол. биологии и др.
В структурной К. исследуется
атомно-молекулярное строение кристаллов методами рентгеновского структурного
анализа, электронографии, нейтронографии, опирающимися на теорию дифракции
волн и частиц в кристаллах. Применяются также методы оптич. спектроскопии, электронной
микроскопии и др. В результате определена кристаллич. структура более 105
хим. веществ. Изучение законов взаимного расположения атомов в кристаллах и
хим. связей между ними, а также явлений изоморфизма и полиморфизма является предметом кристаллохимии. Исследования т. н. биологических
кристаллов, позволившие определить структуру гигантских молекул белков и
нуклеиновых к-т, связывают К. с молекулярной биологией.
При изучении процессов
зарождения и роста кристаллов (см. Кристаллизация)используются общие
принципы термодинамики и закономерности фазовых переходов и поверхностных явлений
с учётом взаимодействия кристалла со средой, анизотропии свойств и атомно-молекулярной
структуры кристаллов. В К. изучаются также разнообразные нарушения идеальной
кристаллич. решётки - разл. дефекты ,в т. ч. дислокации, возникающие
в процессе роста кристаллов или в результате разл. внеш. воздействий на них
и определяющие их свойства.
Исследование механич.,
оптич., электрич. и магн. свойств кристаллов является предметом кристаллофизики, к-рая смыкает К. с физикой твёрдого тела. Возникший на основе исследования
роста кристаллов пром. синтез алмаза, рубина, Ge, Si и др. (см. Синтетические
кристаллы) - основа квантовой и полупроводниковой электроники, оптики, акустики
и др.
В К. исследуются строение и свойства разнообразных агрегатов из микрокристаллов (поликристаллов, текстур, керамик), а также веществ с атомной упорядоченностью, близкой к кристаллической (жидких кристаллов, полимеров). Симметрийные и структурные закономерности, изучаемые в К., находят применение при рассмотрении общих закономерностей строения и свойств аморфных тел и жидкостей, полимеров, квазикристаллов ,макромолекул, надмолекулярных структур и т. п. (обобщённая К.).
Б. К. Вайнштейн.
|
|
 |
