晶體
crystal
定義:由結晶物質構成的、其內部的構造質點(如原子、分子)呈平移周期性規律排列的固體。
學科:材料科學技術_材料科學技術基礎_材料科學基礎_材料組織結構
相關名詞:離子極化單晶 空間點陣
【延伸閱讀】
只要把食鹽(氯化鈉)溶解在水中,靜放以待溶液蒸發,數日之后就可以得到方形的食鹽晶體顆粒。
所謂晶體(單晶),是指其內部的原子或分子按照一定的模式規律排列的物質。以食鹽晶體為例,氯離子(即得到了一個電子的氯原子)與鈉離子(即失去了一個電子的鈉原子)由于靜電作用而相互吸引,形成了氯離子與鈉離子一個接一個交替排列的格子狀結構。當鹽水蒸發時,分散在水里的氯離子與鈉離子無法繼續溶于水中。二者在相互結合而變成固體的過程中,就會形成這種規則排列結構。
我們身邊的晶體比比皆是。比如冰就是水的結晶,大多數寶石也是晶體(鉆石即碳原子規律排列而成的晶體)。電腦、手機中的半導體元件多以晶體硅為原料,鐵、銅等金屬也屬于晶體大家族。沒有各種晶體材料,我們的生活就難以正常進行。
了解物質的晶體結構是十分重要的。我們通常運用照射X射線,來準確地獲知構成晶體的原子或分子的排列情況。X射線照向原子或分子時,會發生散射現象。在原子或分子呈規則排列(即晶體)的情況下,X射線的散射波互相干涉,有的方向變強,有的方向變弱。通過觀測這種X射線衍射的強弱變化,就可以得知晶體內原子、分子的排布情況。1952年,英國科學家羅莎琳德·富蘭克林得到了DNA的X射線晶體衍射照片,成為確定DNA雙螺旋結構的關鍵證據。
許多物質都可以結晶。即便是很復雜的物質,例如,蛋白質在條件具備的情況下也可以成為晶體。蛋白質在生物體內扮演著重要的角色,比如在消化的化學反應中,它就作為酶在發揮作用,促進反應高效進行。蛋白質是非常大的分子,而且種類繁多,在人體中就多達10萬種。各種各樣的蛋白質具有復雜的立體結構,發揮著與其結構相應的作用。如果我們獲得某種與疾病相關的蛋白質的結晶,并弄清它的立體結構,就能預測出什么樣的物質會與其發生反應,從而為新藥開發提供重要啟示。