Põhiline erinevus kristallide ja kvaasikristallide vahel seisneb selles, et kristallidel on korrapärane struktuur, mis on perioodiline, samas kui kvaasikristallidel on ka järjestatud struktuur, mis ei ole rangelt perioodiline.
Terminad kristallid ja kvaasikristallid on kasulikud tööstusliku keemia alla kuuluva kristallograafia valdkonnas. Kristallid on kristalsete materjalide monomeersed üksused, kvaasikristallid aga kristallitüübid, mis sisaldavad aatomite massiive, mis on järjestatud, kuid ei ole rangelt perioodilised.
Mis on kristallid?
Kristallid on kristalsete materjalide monomeersed üksused. Need tahked kristalsed ühendid sisaldavad nende aatomeid, molekule või ioone, mis on paigutatud kõrgelt järjestatud mikroskoopilise struktuuriga. Need üksused moodustavad kristallilise materjali kristallvõre. Kristallvõre võib ulatuda igas suunas. Lisaks saame geomeetriliste kujundite abil tuvastada kristalsete materjalide mikroskoopilisi üksikkristalle. Geomeetrilisi kujundeid silmas pidades koosnevad kristallid tasapinnalistest tahkudest, millel on spetsiifiline ja iseloomulik orientatsioon. Pealegi on kristallide uurimise valdkond kristallograafia. Me nimetame kristallide moodustumise protsessi kristallide kasvuks või kristalliseerumiseks.
Joonis 01: Aine kristalsed ja mittekristallilised vormid
Kristallstruktuuris on aatomid, molekulid või ioonid paigutatud perioodiliselt. Kuid kõik tahked ained ei ole kristallid. Võib esineda mittekristalseid aineid, nagu on näidatud ül altoodud pildil. Kui arvestada vett siis, kui vesi hakkab külmuma, muutub aine faas vedelast tahkeks ja väikesed jääkristallid kipuvad kasvama kuni sulandumiseni (mis moodustab polükristallilise struktuuri).
Saame näidata kristalse materjali ühikelementi. Ühikrakk on kujuteldav kast, mis sisaldab ühte või mitut aatomit kindlas paigutuses. Tavaliselt kipuvad ühikelemendid kuhjuma 3D paigutusena, moodustades kristalli. Me tunneme kristallid nende kuju järgi ära teravate nurkadega tahkude järgi.
Kristalliseerimine on protsess, mille käigus vedelikust või vedelikus lahustunud materjalidest moodustuvad kristallid. Kristalliseerumisala on väga lai, kuna üks vedelik on võimeline olenev alt tingimustest tahkuma mitmeks erinevaks vormiks. Seetõttu on see keeruline ja põhjalikult uuritud valdkond.
Mis on kvaasikristallid?
Kvaasikristallid on teatud tüüpi kristallid, mis sisaldavad järjestatud aatomite massiive, mis ei ole rangelt perioodilised. Seetõttu võib kvaasikristallidel olla mõningaid sarnasusi tavaliste kristallidega. Allpool on näidatud sarnasused tavaliste kristallide ja kvaasikristallide vahel.
Joonis 02: Kvaasikristall (holmium-magneesium-tsink-kvaasikristallstruktuur)
Tavaliselt on seda tüüpi kristallid hästi tuntud oma võime poolest näidata viiekordset sümmeetriat. See sümmeetria on tavalistes perioodilistes kristallides võimatu. Seetõttu on Rahvusvaheline Kristallograafia Liit defineerinud "kristallid" ümber, et lisada kvaasikristallide üksikasjad.
Kvaasikristallide avastamine toimus 1982. aastal. Nende kristallide moodustumine on haruldane, sest kuni 2004. aastani teadaolevate 400 000 normaalse perioodilise kristallivormi hulgas kipub kvaasikristalle moodustama vaid umbes 100 teadaolevat tahket ainet. Lisaks sai Dan Shechtman Nobeli preemia kvaasikristallide avastamise eest.
Millised on kristallide ja kvaasikristallide sarnasused?
- Kristallid ja kvaasikristallid on teatud tüüpi kristalsed materjalid.
- Neil on röntgendifraktsioonis diskreetne muster.
- Mõlemad suudavad moodustada siledate ja lamedate nägudega kujundeid.
Mis vahe on kristallidel ja kvaasikristallidel?
Terminad kristallid ja kvaasikristallid on kristallograafia valdkonnas kasulikud. Nende vahel on erinevusi ja ka mõningaid sarnasusi nende terminite vahel. Põhiline erinevus kristallide ja kvaasikristallide vahel on see, et kristallidel on korrapärane struktuur, mis on samuti perioodiline, samas kui kvaasikristallidel on ka järjestatud struktuur, mis ei ole rangelt perioodiline.
Allpool olev infograafik loetleb kristallide ja kvaasikristallide vahelised erinevused kõrvuti võrdlemiseks tabelina.
Kokkuvõte – kristallid vs kvaasikristallid
Kvaasikristallid on teatud tüüpi kristallid. Need erinevad tavalistest kristallidest oma keemilise struktuuri poolest. Põhiline erinevus kristallide ja kvaasikristallide vahel on see, et kristallidel on korrapärane struktuur, mis on samuti perioodiline, samas kui kvaasikristallidel on ka järjestatud struktuur, mis ei ole rangelt perioodiline.
