Les cristaux sont des matières solides dont les éléments constitutifs sont agencés selon un motif répétitif, à trois dimensions. Atomes, ions et molécules peuvent former des formes de base des systèmes de cristal. Les cristaux ont également quatre groupes distincts de propriétés physiques et chimiques. atomes liaison simple pour créer des cristaux de tout métal. Le diamant est un cristal d'atomes de carbone simples. Les ions de sodium et de chlore forment des cristaux de sel et de molécules de glucides - carbone, de l'oxygène et de l'hydrogène - liaison pour former des cristaux de sucre.
Piézo-électricité
Les cristaux se chargent électriquement lorsqu'il est soumis à des forces de rotation par compression ou torsion. Ceci est l'effet piézo-électrique qui fonctionne également en sens inverse. Une charge électrique appliquée à un cristal provoque le cristal à vibrer. La fréquence de la vibration dépend de la façon dont le cristal de quartz est coupé. Les cristaux de quartz font des montres précises lorsqu'il est coupé à une taille uniforme et la forme.
pyroélectricité
Pyroélectricité est la propriété des matériaux pour générer une tension électrique lorsqu'il est chauffé ou refroidi. les forces de rotation sont produites dans le réseau cristallin tel qu'il dilate ou se contracte. Les cristaux du composé tantalite de lithium peuvent être conçus pour émettre un rayonnement électromagnétique à l'intérieur d'une longueur d'onde donnée. Un tableau de cristaux en cours d'exécution sur une batterie d'ordinateur portable peut être conçu pour produire des rayons X pour les applications médicales.
Marangoni convection
La production de cristaux pour des applications industrielles est obtenue en faisant croître le cristal lentement à partir d'une solution. La solution pourrait être un solvant contenant un composé ou peut être un métal en fusion. L'objectif est de produire une structure bien ordonnée qui est exempt de contaminants. La tension superficielle à l'interface entre la solution et l'atmosphère se combine avec le gradient de température dans la solution pour créer la convection, une force de rotation appelé convection Marangoni. la convection Maragoni tourne à travers la solution et introduit des défauts dans la croissance cristalline.
processus Czochralski
Le processus Czorchralski est une technique industrielle de croître des monocristaux de semi-conducteurs pour des applications électroniques. Il a été lancé en 1918 par le chimiste polonais Jan Czochralski. silicium de haute pureté, ou un autre métal tel que requis, est fondu dans un creuset en quartz. Le processus commence par trempage une tige avec un germe cristallin de silicium monté sur sa pointe dans la masse fondue. Le germe cristallin commence le processus de croissance des cristaux. Le cristal est tiré vers le haut avec la tige à mesure qu'il grandit. La tige tourne lors de la procédure de traction produisant un cristal de forme cylindrique. Les effets de convection Marangoni et les défauts potentiels dans le cristal peuvent être minimisés ou éliminés en faisant tourner le creuset en même temps que la tige se déplace vers le haut. Les trois ensembles de forces de rotation se neutralisent mutuellement à l'intérieur du cristal.