КРИСТАЛИ У ТЕХНІЦІ І НАУЦІ АВТОРЫ

ЩО ТАКЕ КРИСТАЛИ ? Кристали ( від грец. Κρύσταλλος спочатку « лід », в подальшому « гірський кришталь ; кристал ») - тверді тіла, в яких атоми розташовані закономірно, утворюючи трехмерно - періодичну просторову укладання - кристалічну решітку. Кристали - це тверді речовини, що мають природну зовнішню форму правильних симетричних багатогранників, засновану на їх внутрішню структуру, тобто на одному з декількох певних регулярних розташувань складових речовина частинок ( атомів, молекул, іонів ). Сучасне визначення кристала дано Міжнародним союзом кристалографії ( Матеріал являє собою кристал, якщо він має переважно гостру дифракційну картину.

СТРУКТУРА Кристалічна структура - це розташування частинок ( атомів, молекул, іонів ) в кристалі. Будучи індивідуальної для кожної речовини, кристалічна структура відноситься до основних фізико - хімічними властивостями цієї речовини. Кристалічну структуру з тривимірною періодичністю називають кристалічною решіткою.

ФОРМИ КРИСТАЛЛІВ : Складові даної тверда речовина частинки утворюють кристалічну решітку. Якщо кристалічні решітки стереометрично ( просторово ) однакові або подібні ( мають однакову симетрію ), то геометрична відмінність між ними полягає, зокрема, в різних відстанях між частинками, які займають вузли решітки. Самі відстані між частинками називаються параметрами решітки. Параметри решітки, а також кути геометричних багатогранників визначаються фізичними методами структурного аналізу, наприклад, методами рентгенівського структурного аналізу. Часто тверді речовини утворюють ( в залежності від умов ) більш ніж одну форму кристалічної решітки ; такі форми називаються поліморфними модифікаціями. Наприклад, серед простих речовин відомі : ромбічна і моноклінна сірка, графіт і алмаз, які є гексагональною і кубічною модифікаціями вуглецю ; серед складних речовин кварц, тридиміт і кристобаліт, які представляють з себе різні модифікації діоксиду кремнію.

ДЛЯ ЧОГО ВСЕ ЦЕ ? Справа в тому, що кристалічна решітка дуже унікальна і особлива. Вона проводить через отвори між молекулами та атомами кванти та хвилі. При цьому виділяються інші кванти та хвилі. Наприклад корунд ( рубін, сапфір та падпараджа ).

ВИКОРИСТАННЯ КОРУНДА Лазери : стержневий монокристал рубіна та сапфіра покривають дзеркалом, а інший – лінзою ; спалах лампи переводить у інший енергостан та відзеркалюе прямий пучок через лінзу. Лінзи : сапфір та падпараджа використовуються у медицині при створенні штучних кришталиків лінз та штучних кришталиків. Свердла Напівпроводники та ін.

АЛМАЗ Свердла, різці та диски пил. Призми. Мікроелектроника, квантові комп ютери, ядерна та годинникова промисловості. Проводники, електроніка, тепловідводи та ін.

КВАРЦ ( КРЕМІНЬ, АМЕТИСТ, ЯШМА, ОПАЛ, ХАЛЦЕДОН ) ТА ТУРМАЛІН Лазери Лінзи, призми та ін. Вогневпорність Особливо дивовижні електричні властивості кварцу. Якщо стискати або розтягувати кристал кварцу, на його гранях виникають електричні заряди. Це - п ' єзоелектричний ефект в кристалах. У наші дні в якості пьезоелектріков використовують не тільки кварц, але і багато інших, в основному штучно синтезовані речовини. П ' єзоелектричні кристали широко застосовуються для відтворення, запису і передачі звуку. Існують і п ' єзоелектричні методи вимірювання тиску крові в кровоносних судинах людини і тиску соків в стеблах і стовбурах рослин.

Великі кристали турмаліну застосовують в радіотехніці. П ' єзоелектричні властивості турмаліну як джерела негативних іонів використовуються в рекламі медичних приладів ( оздоровчі матраци, труси, шкарпетки і подушки, поперекові пояси, наколінники і інші фізично контактують пристосування, нібито ефективні для поліпшення опорно - рухової функції і тд ). Однак міжнародна медицина скептично ставиться до цих способів лікування. Через сильний плеохроизм темні кристали гранують так, щоб площа каменю розташовувалася паралельно довгій осі. У світлих кристалів площа орієнтують перпендикулярно головній осі, чим досягають найбільшої глибини кольору. Нагріваючи турмаліни до ° C, домагаються їх облагородження - червоно - коричневі камені стають рожевими, а темно - зелені - смарагдового кольору.

ТАКОЖ ДЕЯКІ КРИСТАЛИ Є РУДАМИ Наприклад, з азуриту і малахіту видобувають мідь та її солі. А корунди відрізняються лише за вмістом хрому, титану та феруму. А кварци є показником деяких мінералів.

ШТУЧНІ КРИСТАЛИ Боразон – алмаз Електрокорунд – корунд Штучно зрублені смарагд, шпінель, алмаз, кварц, топаз та турмалін. Вони відрізняються вогнестійкістю, стійкі до кислот, негорючістю та міцною будовою і твердісттю.

РІДКІ КРИСТАЛИ Рідкі кристали ( скорочено ЖК ; англ. Liquid crystals, LC) - це фазовий стан, в яке переходять деякі речовини при певних умовах ( температура, тиск, концентрація в розчині ). Рідкі кристали володіють одночасно властивостями як рідин ( плинність ), так і кристалів ( анізотропія ). За структурою ЖК являють собою в ' язкі рідини, що складаються з молекул витягнутої або дископодібної форми, певним чином упорядкованих у всьому обсязі цієї рідини. Найбільш характерним властивістю ЖК є їх здатність змінювати орієнтацію молекул під впливом електричних полів, що відкриває широкі можливості для застосування їх в промисловості. За типом ЖК зазвичай поділяють на дві великі групи : нематики і смектики. У свою чергу нематики підрозділяються на власне нематические і холестерические рідкі кристали.

Одне з важливих напрямків використання рідких кристалів - термографія. Підбираючи склад рідкокристалічного речовини, створюють індикатори для різних діапазонів температури і для різних конструкцій. Наприклад, рідкі кристали в вигляді плівки наносять на транзистори, інтегральні схеми і друковані плати електронних схем. Несправні елементи - сильно нагріті або холодні, непрацюючі - відразу помітні по яскравим колірним плям. Нові можливості отримали лікарі : рідкокристалічний індикатор на шкірі хворого швидко діагностує приховане запалення і навіть пухлина. За допомогою рідких кристалів виявляють пари шкідливих хімічних сполук і небезпечні для здоров ' я людини гамма і ультрафіолетове випромінювання. На основі рідких кристалів створені вимірники тиску, детектори ультразвуку. Але найбільш багатообіцяюча область застосування рідкокристалічних речовин - інформаційна техніка ]: від перших індикаторів, знайомих всім по електронному годиннику, до кольорових телевізорів з рідкокристалічним екраном розміром з поштову листівку. Такі телевізори дають зображення дуже високої якості, споживаючи меншу кількість енергії. У рідкокристалічних дисплеях використовується перехід Фредерікса, відкритий в 1927 році. М. Г. Томілін запропонував використовувати рідкі кристали в двоступеневих фотографічних технологіях, для збереження зображень, реєстрація зовнішніх впливів при цьому відбувається в мезофаза, а зберігання - в твердокрісталліческом стані.

Як ми бачимо, кристали – це не лише краса природи, а й вірний слуга людини, який застосовується майже усюди

ДО ПОБАЧЕННЯ