Ogni materiale è composto da blocchi di edificio noti come atomi, che possono essere organizzati in un numero di diverse configurazioni. Le proprietà fisiche di un materiale solido dipendono in larga misura dalla sua disposizione atomica, che a sua volta è influenzata dalle condizioni di crescita o di sintesi. Materiali solidi possono essere identificati come cristallina o amorfa, dipendendo dalla loro configurazione atomica. Materiali cristallini possono essere ulteriormente suddivisa in categorie nanocristallino e cristallo singolo, microcristallina.
Materiali del singolo-cristallo
Un cristallo è un materiale solido che ha uno schema regolare di atomi o molecole che si ripete in tutte le dimensioni. Il motivo del reticolo ripetuto in alcuni materiali è continuo in tutto un intero solido; Questi sono conosciuti come materiali di singolo-cristallo. Molti elementi e composti possono esistere in un certo numero di forme diverse, a seconda delle loro condizioni di crescita. Silicio, che è utilizzato in tutta l'industria elettronica, può esistere in singolo-cristallo, nonché altre forme.
Materiali microcristallina
Materiali microcristallina consistono di milioni di piccoli cristalli che hanno dimensioni nella micro-gamma (un milionesimo di metro). I cristalli possono puntare in direzioni casuali, dando le proprietà del materiale nettamente diverse rispetto ai singoli cristalli. Le aree tra il micro-cristallo-lites sono conosciute come contorni di grano e questi sono spesso visibili al microscopio. Sono esempi di materiali microcristallina quarzo e silicio.
Materiali nanocristallini
Materiale nanocristallino è costituito da miliardi di piccoli cristalli che hanno scale di lunghezza inferiore a 100 nanometri (1:10 milionesimo di metro). Come la dimensione dei cristalliti si avvicina su scala nanometrica, una più grande proporzione del materiale è costituito da contorni di grano che conduce alla proprietà distinte. Ad esempio, nanocrystallite materiali con dimensioni di crytallite tra i 10-20 nanometri sono spesso trovati ad per avere una durezza notevolmente aumentata. In alcune applicazioni, una maggiore durezza può essere utile. Ad esempio, materiali nanocristallini vengono sfruttate nella produzione di acciai super-duri.
Materiali amorfi
Materiali amorfi non hanno nessuna struttura di cristallo definito e invece gli atomi sono disposti in modo casuale all'interno del solido. Materiali amorfi presentano in natura e possono essere sintetizzati in laboratorio. In entrambi i casi, di solito sono formate quando liquidi vengono raffreddati rapidamente sotto la temperatura di fusione. In questo caso gli atomi o le molecole non hanno sufficiente tempo per organizzarsi in una struttura cristallina. Sono esempi di materiali amorfi sabbia, colloidi, schiuma e vetro.