Кристаллофизика

Кристаллофизика – кристалдардың және басқа анизотропты орталардың физикалық қасиеттерін және оларға сыртқы жағдайлардың әсерін, кристалдардың нақты құрылымын зерттейтін физиканың саласы. Кристалдардың физикалық қасиеттерін сандық түрде сипаттау үшін Кристаллофизикада матрицалық және тензорлық есептеулер мен топтар теориясының математикалық аппараттары қолданылады. Кристалдардың кейбір қасиеттері мысалы, тығыздығы бағытқа тәуелсіз скалярлық шамалармен сипатталады. Кристалдағы көптеген физикалық өрістер, мысалы, электр және магнит өрістері, механикалық кернеулер өрісі – тензорлық (векторлық) өрістерге жатады. Кристалдардың физ. өрістері мен қасиеттері арасындағы байланыс жоғары рангілі тензорлармен сипатталады. Жоғары рангілі тензорлар, мысалы, пьезоэлектрлік эффект сияқты қасиеттерді сипаттайды. Жоғары рангілі тензорлармен сипатталатын физикалық қасиеттер көптеген параметрлер санымен анықталады. Үш клинді кристалдың серпімділік қасиеттерін сипаттау үшін тензордың 21 тәуелсіз құраушыларын анықтау керек.

Анизотропты кристалдық ортаның қасиеттерін сипаттайтын симметрияның 39 кристаллографиялық тобы бар. Мұнда морфологиялық симметрияның 32 нүктелік тобы және шексіз симметрия осі бар 7 шектік нүктелік тобы болады. Шектік топтардың бірі изотропты ортаға сәйкес келеді.

Симметрияның әр түрлі нүктелік топтары үшін жоғары рангілі (5-, 6-, т.б.) тензордың тәуелсіз құраушыларының саны топтар теориясының әдістерімен анықталады. Сондай-ақ кристалдардың физикалық қасиеттері мен текстурасы радиотехникалық, акустикалық, оптикалық әдістермен анықталады. Кристаллофизикада тек анизотропты ортаға ғана тән құбылыстармен (сәуленің қосарланып сынуы, жарық поляризация жазықтығының айналуы, т.б.) қатар изотропты ортада байқалатын құбылыстар (электр өткізгіштік, серпімділік, т.б.) да зерттеледі. Кристаллофизика кристаллографияның бір бөлігі; ол қатты дене физикасы мен кристаллохимия қарастыратын мәселелермен түйісіп жатады. Кристаллофизика кристалдардың құрылымы немесе кристалдық тордағы өзара әсерлесу күштері өзгергенде оның қасиеттерінің өзгерісін зерттейді. Кристаллофизиканың көптеген есептері әр түрлі термодинамика жағдайларда кристалдар симметриясының өзгеруіне тәуелді. Кристаллофизикада кристалдық торлардың әр түрлі ақаулары (бояулық центрлері, вакансиялар, дислокациялар, домендер, т.б.) және олардың кристалдардың физикалық қасиеттеріне (пластикалығы, беріктігі, электр өткізгіштігі, люминесценциясы, мех. төзімділігі, т.б.) әсері зерттеледі. Кристаллофизиканың негізгі мақсаттарының бірі – болашағы бар жаңа кристалдық материалдар алу жолдарын іздестіру.

Кристалды денелердің ерекшеліктері тек кристалдардың пішінімен шектелмейді. Бұған қарамастан кристалдағы зат толық біртекті. Сондықтан оның беріктік, жылу өткізгіштік, жарыққа қатынас және т.б. физикалық қасиеттері кристалл ішінде әртүрлі бағыттарға сәйкес әрқашан да бірдей бола бермейді. Кристалды заттардың бұл басты ерекшелігі анизотропия деп аталады. Ресейдегі кристаллофизиканың негізін салушылар қатарында Г.В.Вульф, А.В.Шубников, Н.С.Александров бар.