МОНОКРИСТА́ЛЛ

МОНОКРИСТА́ЛЛ [от мо­но... и греч. ϰρύσταλλος – лёд (так на­зы­ва­ли кри­стал­лы гор­но­го хру­ста­ля)], дос­та­точ­но хо­ро­шо ог­ра­нён­ный кри­сталл с од­но­род­ным и ре­гу­ляр­ным в трёх из­ме­ре­ни­ях и на боль­ших рас­стоя­ни­ях (даль­ний по­ря­док) внутр. строе­ни­ем. Внеш­няя фор­ма М. обу­слов­ле­на его атом­но-кри­стал­лич. струк­ту­рой и ус­ло­вия­ми кри­стал­ли­за­ции. Вы­рос­шие в рав­но­вес­ных ус­ло­ви­ях М. при­об­ре­та­ют хо­ро­шо вы­ра­жен­ную ес­теств. ог­ран­ку в фор­ме пра­виль­ных мно­го­гран­ни­ков оп­ре­де­лён­ной сим­мет­рии; в М., вы­рос­ших в не­рав­но­вес­ных ус­ло­ви­ях кри­стал­ли­за­ции, ог­ран­ка про­яв­ля­ет­ся сла­бо. При­ме­ра­ми ог­ра­нён­ных при­род­ных М. мо­гут слу­жить ог­ром­ные (мас­сой до со­тен ки­ло­грам­мов) М. квар­ца (гор­но­го хру­ста­ля), ка­мен­ной со­ли, ис­ланд­ско­го шпа­та, а так­же от­но­си­тель­но мел­кие М. ал­ма­за, бе­рил­ла, то­па­за.

По сте­пе­ни со­вер­шен­ст­ва М. раз­де­ля­ют на не­мо­за­ич­ные – оди­ноч­ные кри­стал­лич. ин­ди­ви­ды – и мо­за­ич­ные, по­стро­ен­ные из ма­лень­ких кри­стал­лич. бло­ков. В пре­де­лах од­но­го бло­ка (раз­ме­ром 10^–7 м) М. счи­та­ет­ся иде­аль­ным. Фак­ти­че­ски иде­аль­ный М. пред­став­ля­ет со­бой ми­ни­маль­ный по объ­ё­му блок ко­ге­рент­но­го рас­сея­ния. Раз­ме­ры и ори­ен­та­ция бло­ков, т. е. ха­рак­тер мо­за­ич­но­сти, в дос­та­точ­но боль­ших по раз­ме­рам кри­стал­лах за­ви­сят от ус­ло­вий кри­стал­ли­за­ции, тем­пе­ра­тур­ных ко­ле­ба­ний, ме­ха­нич. воз­дей­ст­вий – от всей пред­ше­ст­вую­щей ис­то­рии кри­стал­ла.

Тер­мин «М.» ши­ро­ко ис­поль­зу­ют толь­ко при вы­бо­ре кри­стал­ла для ис­сле­до­ва­ния его строе­ния ме­то­дом рент­ге­но­ст­рук­тур­но­го ана­ли­за. Ча­ще про­ис­хо­дит его за­ме­на тер­ми­ном «кри­сталл», но и при вы­ра­щи­ва­нии, и при изу­че­нии свойств речь идёт имен­но о М. Ре­гу­ляр­ность в строе­нии М. по­яв­ля­ет­ся за счёт па­рал­лель­ных сдви­гов фраг­мен­тов струк­ту­ры на век­тор оп­ре­де­лён­ной дли­ны (век­тор транс­ля­ции). Эта опе­ра­ция сим­мет­рии – не­об­хо­ди­мое и дос­та­точ­ное ус­ло­вие об­ра­зо­ва­ния и су­ще­ст­во­ва­ния М. (см. Сим­мет­рия кри­стал­лов). Ме­то­дом рент­ге­но­ст­рук­тур­но­го ана­ли­за изу­че­но атом­ное строе­ние кри­стал­лов бо­лее 100 тыс. не­ор­га­нич. и 400 тыс. ор­га­нич. и ко­ор­ди­на­ци­он­ных со­еди­не­ний; ре­зуль­та­ты этих ис­сле­до­ва­ний за­не­се­ны в не­мец­кую (Inorganic Crystal Sructure Da­tabase, ICSD; Кар­лс­руэ) и анг­лий­скую (Cambridge Sructural Database, CSD; Кем­бридж) ба­зы дан­ных.

М. цен­ны как ма­те­риа­лы, об­ла­даю­щие осо­бы­ми фи­зич. свой­ст­ва­ми. Напр., ал­маз и бо­ра­зон пре­дель­но твер­ды, флюо­рит про­зра­чен для ши­ро­ко­го диа­па­зо­на длин волн, кварц – пье­зо­элек­трик. М. спо­соб­ны ме­нять свои свой­ст­ва под влия­ни­ем внеш­них воз­дей­ст­вий (све­та, ме­ха­нич. на­пря­же­ний, элек­трич. и маг­нит­но­го по­лей, ра­диа­ции, темп-ры, дав­ле­ния), по­это­му их при­ме­ня­ют в ка­че­ст­ве разл. пре­об­ра­зо­ва­те­лей в ра­дио­элек­тро­ни­ке, кван­то­вой элек­тро­ни­ке, аку­сти­ке, вы­чис­лит. тех­ни­ке и др. Пер­во­на­чаль­но в тех­ни­ке ис­поль­зо­ва­лись при­род­ные М., од­на­ко их за­па­сы ог­ра­ни­че­ны, а ка­че­ст­во не все­гда дос­та­точ­но вы­со­ко, по­это­му поя­ви­лась не­об­хо­ди­мость ис­кусств. вы­ра­щи­ва­ния М. Вы­ра­щи­ва­ют М. разл. ме­то­да­ми, обес­пе­чи­ваю­щи­ми по­лу­че­ние кри­стал­лов за­дан­но­го раз­ме­ра, фор­мы и де­фект­но­сти (см. Кри­стал­ли­за­ция). Ка­че­ст­во вы­рос­ших М. про­ве­ря­ют ди­фрак­ци­он­ны­ми ме­то­да­ми; для про­вер­ки ка­че­ст­ва про­зрач­ных М. воз­мож­но при­ме­не­ние оп­тич. ме­то­дов с ис­поль­зо­ва­ни­ем по­ля­ри­за­ци­он­но­го мик­ро­ско­па.