КРИСТАЛЛЫ

КРИСТАЛЛЫ — твердые тела, характеризующиеся правильным периодическим расположением в пространстве составляющих их частиц (атомов, молекул, ионов).

Кристаллическое строение имеют высокоочищенные белки (миоглобин, инсулин, гемоглобин и др.), ферменты (пепсин, рибонуклеаза и др.), вирусы и т. д. Многие вещества, входящие в состав биол, жидкостей в норме или при патологии, при определенных условиях приобретают кристаллическое строение, что позволяет судить о присутствии этих веществ в организме (см. Поляриметрия). Процессы кристаллообразования играют существенную роль в формировании камней в желчном пузыре, почках и т. д. (см. Желчнокаменная болезнь, Почечнокаменная болезнь). Возникающие при атеросклерозе холестериновые бляшки также включают в себя кристаллические образования.

Большинство твердых тел состоит из множества сросшихся мелких, хаотически расположенных К. (кристаллических зерен, кристаллитов); отдельные К. (монокристаллы) имеют форму правильных многогранников.

Отличительными свойствами К. являются его геометрическая форма, наличие определенного типа симметрии, анизотропия, т. е. зависимость различных физ. свойств (электрических, механических, оптических) от направления по отношению к оптической оси (см. Анизотропия). Все характерные свойства К. определяются его решетчатой структурой, образованной повторением элементарных ячеек. Элементарную ячейку составляют атомы (молекулы, ионы), упакованные определенным образом.

К образуются при переходе вещества из термодинамически менее устойчивого состояния в более устойчивое, напр, из переохлажденного расплава или из пересыщенного р-ра (см. Кристаллизация). Правильную многогранную форму К. может принимать лишь при равномерном и всестороннем притоке отлагающихся на его поверхности веществ и при отсутствии внешних возмущений. Геометрические особенности К. отражены в законах кристаллографии.

Кристаллы широко применяются в различных областях человеческой деятельности. Так, с помощью кристаллов пироэлектриков (напр., турмалина, сахара) стало возможным преобразование тепла в электричество и наоборот. Эти К. применяют в качестве чувствительных приемников инфракрасного излучения. Разрабатываются устройства, предназначенные для прямого преобразования тепловой энергии (напр., энергии солнца) в электрическую. К. пьезоэлектриков (кварца, титаната бария) деформируются под действием электрического поля, а механические напряжения вызывают в них электрическую поляризацию (см.). Это свойство пьезоэлектриков используют для регистрации звука и ультразвука, стабилизации по частоте излучения радиостанций, разграничения частотных диапазонов в высокочастотной телефонии и т. д.

В некоторых К. довольно сильно выражена взаимосвязь электрических и оптических свойств; эти К. называют электрооптическими. Из них изготавливают оптические приспособления для передачи информации с использованием лазерного пучка. С их помощью можно отклонять пучок, регулировать его по интенсивности, обеспечивать получение мощных импульсов и т. д. (см. Лазер). Электрооптические К. применяются в световой связи, в светодальномерах, устройствах звукозаписи звукового кино, в цветном телевидении, автоматических поляриметрах, в устройствах скоростной фото- и киносъемки, в устройствах для измерения высоких напряжений, в оптических элементах счетно-решающих систем и т. д.

Многие свойства К. находят применение в медицине, в частности в мед. приборостроении. Напр., приборы для УВЧ- и СВЧ-терапии, различные спектральные приборы используют при диагностике ряда заболеваний, в судебной медицине и т. д. Оптические свойства К. используют при изготовлении различных люминесцентных экранов (см. Рентгеновские аппараты). Пьезоэлектрические свойства К. находят применение при конструировании слуховых аппаратов (см.) и других датчиков (см.). Разработанные на основе ряда К. квантовые генераторы могут применяться в микрохирургии, а также для исследований в различных областях медицины и биологии.

Особую группу К. составляют так наз. жидкие кристаллы (см.). Этот тип К. интересен тем, что входит в состав живой ткани и играет определенную роль в жизнедеятельности клетки. Имеются данные о том, что жидкокристаллические состояния и переходы свойственны клеточным структурам, в частности мембранным (см. Мембраны биологические).

Библиография: Банн Ч. Кристаллы, пер. с англ., М., 1970; Шаскольская М. П Кристаллография, М., 1976, библиогр.; В o.hm J. Kristalle, В., 1975.

Г. Е. Федоров.