I cristalli sono solidi cui parti costituenti sono organizzati in un modello ripetitivo, tridimensionale. Atomi, ioni e molecole possono formare figure di base dei sistemi di cristallo. I cristalli hanno anche quattro gruppi distinti di proprietà fisiche e chimiche. Singoli atomi si legano per creare cristalli di qualsiasi metallo. Diamante è un cristallo di atomi di carbonio singolo. Gli ioni sodio e cloro compongono cristalli di sale e carboidrati molecole – carbonio, ossigeno e idrogeno – bond a forma cristalli di zucchero.
Piezoelettricità
Cristalli di diventano elettricamente cariche quando sottoposti a forze di rotazione da compressione o torsione. Questo è l'effetto piezoelettrico che funziona anche in senso inverso. Una carica elettrica applicata a un cristallo provoca il cristallo a vibrare. La frequenza delle vibrazioni dipende dal modo che è tagliare il cristallo di quarzo. Cristalli di quarzo fanno cronometri al taglio coerente nella dimensione e forma.
Piroelettricità
Piroelettricità è la proprietà dei materiali per generare una tensione elettrica quando riscaldato o raffreddato. Forze di rotazione sono prodotti all'interno del reticolo cristallino come espande o si contrae. Cristalli della tantalite composti di litio possono essere progettati per emettere una radiazione elettromagnetica all'interno di una determinata lunghezza d'onda. Una matrice di cristalli in esecuzione su una batteria del computer portatile possa essere progettata per produrre raggi x per applicazioni medicali.
Convezione di Marangoni
La produzione di cristalli per applicazioni industriali è raggiunto da una crescente cristallo lentamente da una soluzione. La soluzione potrebbe essere un solvente contenente un composto o potrebbe trattarsi di metallo fuso. L'obiettivo è quello di produrre una struttura ben ordinata che è esente dagli agenti inquinanti. Tensione superficiale all'interfaccia tra la soluzione e l'atmosfera si combina con il gradiente di temperatura nella soluzione per creare convezione, una forza di rotazione chiamata convezione di Marangoni. Maragoni convezione ruota attraverso la soluzione e introduce difetti la crescita dei cristalli.
Processo Czochralski
Il processo di Czorchralski è una tecnica industriale a crescere monocristalli di semiconduttori per applicazioni elettroniche. Esso è stato introdotto nel 1918 dal chimico polacco Jan Czochralski. Silicio ad alta purezza, o altro metallo come richiesto, è fusa in un crogiolo di quarzo. Il processo inizia immergendo una canna con un seme di cristallo di silicio montato sulla sua punta nella fusione. Il cristallo di seme inizia il processo di crescita dei cristalli. Il cristallo è tirato verso l'alto con l'asta come cresce. L'asta ruota durante la procedura di trazione producendo un cristallo di forma cilindrica. Gli effetti di convezione di Marangoni e potenziali difetti nel cristallo possono essere minimizzati o eliminati ruotando il crogiolo allo stesso tempo, come l'asta si muove verso l'alto. I tre insiemi di forze di rotazione neutralizzano l'altro all'interno del cristallo.