Basiswissen

Kristalle bestehen aus geometrisch regelmäßig angeordneten Atomen oder Molekülen. Dreidimensionales Denken, Symmetrie und Mathematik spielen eine zentrale Rolle in dieser Naturwissenschaft.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Die Elementarzelle (unit cell) des Minerals Fluorit: Diese Zelle wiederholt sich lückenlos und bildet so den gesamten Kristallkörper. Kristallographen benutzen unter anderem Vektoren, um die Elementarzelle aufzubauen und gedanklich im Raum zu verschieben. © Fluorite-unit-cell-3D-ionic.png: Benjah-bmm27 (Wikimedia Commons) ☛

Was untersuchen Kristallographen?

Vor allem: warum und wie ordnen sich Moleküle und Atome zu bestimmten geometrisch regelmäßigen Mustern an? Welchen Einfluss haben Dichte und Druck (Diamantentstehung? Wie kann man bestimmte Kristalle gezielt züchten?

Womit arbeiten Kristallographen?

Mit Mikroskopen, Streu- und Beugungsversuchen: Kristallographen nutzen die Erkenntnisse der klassischen Optik sowie der quantenphysikalischen Wellenoptik um aus dem optischen Verhalten der Kristallkörper Rückschlüsse auf ihren inneren Aufbau zu ziehen. Seit den 1920er Jahren untersucht man die Beugung von Röntgenstrahlen an Kristallen.^[1] Deutlich neuer und auch geeignet für sehr kleine Kristalle ist die Interpretation der Beugung (Diffraktion) von Elektronen an Kristallen.^[2] Die Kristallographie ist damit sehr nahe an der Physik.

Fußnoten

[1] Franz Serafin Exner: Vorlesungen über die physikalischen Grundlagen der Naturwissenschaften. Deuticke, Wien 1919, OBV. Dort das Kapitel 47: Raumgitter. Kristallsysteme. Beugung der Röntgenahlen an Netzebenen. Siehe auch Grundlagen der Naturwissenschaften (Exner) ↗

[2] Tim Grüne, Julian J. Holstein, Guido H. Clever & Bernhard Keppler: Establishing electron diffraction in chemical crystallography. In: Nature Reviews Chemistry 2021. DOI: https://doi.org/10.1038/s41570-021-00302-4