КРИСТАЛЛОГРАФИЯ
(от кристаллы
и
...графия),
наука
о кристаллах и кристаллическом состоянии вещества. Изучает симметрию, строение,
образование и свойства кристаллов. К. зародилась в древности в связи с
наблюдениями над природными кристаллами, имеющими естеств. форму правильных
многогранников. К. как самостоят. наука существует с сер. 18 в. В 18-19
вв. К. развивалась в тесной связи с минералогией
как дисциплина,
устанавливающая закономерности огранки кристаллов (Р.
Аюи,
1784).
Была развита теория симметрии кристаллов - их внеш. форм (А. В. Гадолин,
1867)
и внутр. пространственного строения (Е. С. Фёдоров,
1890; А. Шён-флис,
1891). Совокупность методов описания кристаллов и установленные закономерности
составляют содержание геометрической К.
На основе геометрич. К. возникла гипотеза
об упорядоченном, трёхмерно-периодическом расположении в кристалле составляющих
его частиц, в совр. понимании - атомов и молекул, к-рые образуют кристаллическую
решётку. Открытие дифракции рентгеновских лучей в кристаллах
экспериментально подтвердило их периодич. решётчатое строение. Первые конкретные
рентгенографич. расшифровки атомной структуры кристаллов (NaCl, алмаз,
ZnS
и др.) были осуществлены начиная с 1913 У. Г. Брэггом и У. Л. Брэггом.
Изучение
прохождения света через кристаллы (см. Кристаллооптика)
позволило
сформулировать закономерности анизотропии (неравноценности по направлениям)
свойств кристаллов.
Крупный вклад в изучение атомной структуры
кристаллов сделан Л. Полин-гом, Д. Кроуфут-Ходжкин, Н. В.
Беловым,
А.
Гинье; в исследование роста кристаллов и их физич. свойств-В. Фох-том,
И. Н. Странским, А. В. Шубнико-вым, И. В. Обреимовым.
Совр. К. развивается как одна из областей
физики, тесно связанная с химией и минералогией и имеющая широкое тех-нич.
применение. Основами её матема-тич. аппарата являются теория групп симметрии
кристаллов и тензорное исчисление.
Существует Международный союз кристаллографов,
органом к-рого является журнал "Acta Crystallographica". Союз кристаллографов
с 1940 издал более 30 томов "Структурного справочника" ("Structure Report").
В СССР издаётся журнал "Кристаллография".
Структурная К. исследует атом-но-молекулярное
строение кристаллов с помощью рентгеноструктурного анализа, электронографии,
нейтронографии, опирающихся на теорию дифракции волн в кристаллах.
Используются также методы оптич. спектроскопии, в том числе инфракрасной
спектроскопии, ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного
резонанса и т. д. Изучена кристаллич. структура более 20 тыс. химич.
веществ. Законы взаимного расположения атомов и химической связи между
ними в кристаллах, их изоморфизма и полиморфизма являются
предметом кристаллохимии. Изучение биологических кристаллов позволило
определить структуру гигантских молекул белков и нуклеиновых
кислот и явилось важным вкладом К. в молекулярную биологию.
Важный раздел К.- теория и экспериментальные
исследования процессов зарождения и роста кристаллов. Здесь К. использует
общие принципы термодинамики и закономерности фазовых переходов
и
поверхностных явлений с учётом взаимодействия кристалла со средой, анизотропии
свойств и атомно-моле-кулярной структуры кристаллического вещества (см.
Кристаллизация).
Как
самостоят. раздел развивается К. реального кристалла, изучающая разнообразные
нарушения идеальной кристаллич. решётки - точечные дефекты,
дислокации
и
др. дефекты в кристаллах, возникающие при росте кристаллов или разнообразных
воздействиях на них и определяющие многие их свойства.
Исследования механич., оптич., элект-рич.
и магнитных свойств кристаллов являются предметом кристаллофизики, к-рая
смыкает К. с физикой твёрдого тела. Для кристаллофизики существенным
является рассмотрение свойств кристалла в связи с его симметрией и изменений
свойств при внеш. воздействиях. Уникальность свойств мн. кристаллов и их
чувствительность к механич. и аку-стич. воздействиям , изменениям темп-ры,
чувствительность к электрич. току, электромагнитным полям, различным излучениям
и т. п. дали кристаллографич. исследованиям широкий выход в радиотехнику,
полупроводниковую электронику и квантовую электронику, технич. оптику
и акустику, обработку материалов, приборостроение. В связи с этим возникло
и интенсивно развивается произ-во синтетич. кристаллов - кварца, алмаза,
германия,
кремния, рубина и др.
К. изучает также 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 К., находят применение в рассмотрении общих закономерностей строения
и свойств конденсированного состояния вещества вообще: аморфных тел и жидкостей,
полимеров, биол. макромолекул, надмолекулярных структур и т. п. (обобщённая
К.).
Лит.: Шубников А. В., Флинт
Е. Е., Бокин Г. Б., Основы кристаллографии, М. - Л., 1940; Попов Г. М.,
ШафрановскийИ. И., Кристаллография, 4 изд., М., 1964; Белов Н. В., Структурная
кристаллография, М., 1951; Бернал Дж. Д., Карлайл С. X., Поля охвата обобщённой
кристаллографии. (Обзор). "Кристаллография", 1968, т. 13, № 5; Вайнштейн
Б. К., Кристаллография и научно-технический прогресс, там же, 1971, т.
16, в. 2, с. 261.
М. П. Шаскольская.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я