Molekylene bygges opp av flere atomer; for eksempel er vann en kombinasjon av to hydrogen og ett oksygen atom (HO), mens vanlig oksygen i luften er en kombinasjon av to oksygenatomer (O). Disse har kjemiske egenskaper som ofte er forskjellige fra de grunnstoffene de består av. Molekyler er de minste enhetene som et stoff kan deles i og fremdeles bevare disse kjemiske egenskapene. I noen stoffer er atomene eller molekyler organisert i krystallstrukturer, dvs. at de er organisert i romlige mønstre som gjentas i forskjellige retninger. Krystallet kan bestå av samme eller forskjellige typer atomer og/eller molekyler. En spesiell type krystaller brukes i elektronikk-komponenter der krystallet bygges opp av halvledere med små mengder andre atomer som i stor grad endrer krystallgitterets elektriske egenskaper.