Спроси профессора о науке, химии и вообще...

Возможно ли современное информационное поле без кристаллохимии?

Невозможно. Борцы против химии, будьте последовательны – выбросьте свои телевизоры, компьютеры и мобильники! Ибо сверхчистый кремний для микросхем является продуктом кристаллохимии.

Кристаллохимия изучает законы расположения атомов и типы симметрии в кристаллических телах, а так же дефекты в их структуре. Кристаллохимия тесно связана с кристаллографией.

Центральное понятие кристаллохимии – кристаллическая структура (расположение атомов, ионов, молекул в кристалле). Определено свыше 150000 кристаллических структур (~70000 неорганических, более 80000 органических) от простых веществ до белков и вирусов. Источником данных о структурах служат дифракционные методы исследования: рентгеноструктурный анализ, электронография, нейтронография, мессбауэрография. Причины образования той или иной кристаллической структуры определяются общим принципом термодинамики: наиболее устойчива структура, которая при данных давлении и температуре имеет минимальную свободную энергию.

По типу химической связи кристаллы делятся на четыре основные группы – ионные кристаллы (например, NaCl), ковалентные (например, алмаз, кремний), металлические (металлы и интерметаллические соединения) и молекулярные кристаллы (молекулами связаны Нс-дер-ваальсовыми силами, например, нафталин). Во многих кристаллах связь имеет промежуточный характер, например в кристаллах силикатов она ионно-ковалентная, у полупроводников связь в основном ковалентная, но с примесью ионной и металлической. Особые кристаллохимические закономерности выявляются в структуре полимерных кристаллов (цепочечные структуры), жидких кристаллов, биологических кристаллов. В некоторых кристаллах (например, лед, органические кристаллы) существует водородная связь. Сейчас известно 9 структурных модификаций льда, у них различные кристаллические решетки, различные плотности и температуры плавления.

Определенные Е.С. Федоровым (1890), 230 пространственных групп симметрии кристаллов являются естественным законом природы не имеющим математического выражения (наряду с Периодической системой Д.И. Менделеева). В 1926-27 были созданы системы кристаллохимических ионных и атомных радиусов (В. Гольдшмидт, Л. Полинг).

Полупроводники – продукт кристаллохимии. У. Шокли предложил методы создания диффузионного базового транзистора. Вместе с Дж. Хейнсом он смог непосредственно измерить подвижность и время жизни носителей заряда в германии (опыт Хейнса-Шокли, 1949), с Г. Сулом установил влияние магнитного поля на концентрацию носителей. Шокли построил теорию p-n-перехода, получил уравнение для плотности полного тока в нем (уравнение Шокли, 1949) и на основе этого предложил p-n-p-транзистор. В 1951 он предсказал явление насыщения в полупроводниках и разработал метод определения эффективной массы носителей заряда. В 1956 «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта» У. Шокли совместно с Д. Бардином и У. Браттейном был удостоен Нобелевской премии по физике.

Выращивание кристаллов сверхчистого кремния тоже задача кристаллохимиков. Потребление поликристаллического кремния электронной промышленностью составляет несколько тысяч тонн в год.

Работает Институт кристаллографии РАН (Москва). Есть журнал «Кристаллография». Можно почитать: Урусов В. С., Теоретическая кристаллохимия. М.: 1987.