Атомная кристаллическая решетка – это особая структура, которая присуща всем кристаллическим веществам. Кристаллы – эти загадочные материалы, созданные природой, или выращенные руками человека, – представляют собой некую объединенную систему, в которой атомы или молекулы располагаются в определенном порядке. Не случайно сравнение с решеткой: каждый атом, каждая молекула одного и того же вещества занимают свое определенное место, образуя особый узор, который можно сравнить со сложным геометрическим узором на поверхности шахматной доски.
Что же входит в это загадочное явление, называемое атомной кристаллической решеткой?
Во-первых, здесь в той или иной форме присутствуют атомы – это основные строительные элементы всех веществ в мире. Атомы – это мельчайшая частица вещества, лишенная электрической зарядности, но с большим количеством подчастиц – протонами, нейтронами и электронами. Используя различные вещества, алхимики различаются частицу столетия. Однако это также материальная частица истории человечества. Такая микроскопическая морфология, такая замысловатая атомная кристаллическая решетка – поистине фундаментальное открытие, означающее как своего рода «обусловленность» или «закономерность» расположения атомов, так и образца поведения этих атомов, их связей и взаимодействий внутри этого кристалла. Действительно, на поверхности шахматной доски нет места для произвольных движений вещей. Все атомы, расположенные в одной ячейке кристаллической решетки, занимают строго определенные места. Это неизменно, как и сами атомы. Как известно, атомы состоят из ядра и облака электронов. В ядрах – протоны и нейтроны, а на поведение атомов оказывают влияние именно электроны, уникальные и загадочные «частицы», ведущие себя по принципу квантового перехода, что создает матрицу атомной кристаллической решетки.
Самым знаменитым кристаллическим материалом, раскрывшим основные законы и свойства атомной кристаллической решетки, является алмаз. Алмаз – это самый твердый материал, образованный природой, состоящий полностью из углерода. В алмазе каждый атом углерода связан с другими атомами углерода со стороны, образуя особую трехмерную сеть, которая называется алмазной решеткой. Алмаз притягивает и своей красотой, и своими физическими свойствами. Все дело в его особой структуре, которая делает его таким прочным и блестящим. Атомы углерода будто бы спаиваются друг с другом и образуют очень прочную связь, состоящую из сил вторичной химической связи. Каждый углеродный атом имеет четыре электрона во внешней оболочке, которые связываются с четырьмя соседними атомами, образуя тетраэдрическую решетку.
Очевидно, что такая кристаллическая решетка обладает особыми свойствами. Все атомы, расположенные внутри кристаллизации, занимают свое строго определенное место, давая материалу его форму, устойчивость, твердость и другие физические характеристики. Более того, внутри атомной кристаллической решетки происходит целый комплекс взаимодействий и зависимостей атомов друг от друга, которые определяют его поведение в различных условиях и окружении, а также его способность быть теплопроводным или непроводящим тепло, прозрачным или непрозрачным для света, электрически проводником или изолятором. Более того, идея, лежащая в основе атомной кристаллической решетки, имеет важное значение не только в кристаллографии, но и во многих других областях науки и техники.
Ситуация в мире науки усложняется с каждым днем. Все новые открытия и новые исследования заставляют нас изменять наше представление о мире, в котором мы живем. Однако, несмотря на все эти изменения, одна вещь остается неизменной: все то, что нас окружает – это атомы, расположенные на своих местах в атомной кристаллической решетке, которая представляет собой удивительно сложную и красивую структуру, имеющую свои собственные законы и закономерности, которые мы до сих пор пытаемся понять и объяснить.