(от кристаллы и ...графия ) , наука о кристаллах и кристаллическом состоянии вещества. Изучает симметрию, строение, образование и свойства кристаллов. К. зародилась в древности в связи с наблюдениями над природными кристаллами, имеющими естественную форму правильных многогранников. К. как самостоятельная наука существует с середины 18 в. В 18-19 вв. К. развивалась в тесной связи с минералогией как дисциплина, устанавливающая закономерности огранки кристаллов (Р. Аюи , 1784). Была развита теория симметрии кристаллов - их внешних форм (А. В. Гадолин , 1867) и внутреннего пространственного строения (Е. С. Федоров , 1890; А. Шёнфлис, 1891). Совокупность методов описания кристаллов и установленные закономерности составляют содержание геометрической К.
На основе геометрической К. возникла гипотеза об упорядоченном, трёхмерно-периодическом расположении в кристалле составляющих его частиц, в современном понимании - атомов и молекул, которые образуют кристаллическую решётку . Открытие дифракции рентгеновских лучей в кристаллах экспериментально подтвердило их периодическое решётчатое строение. Первые конкретные рентгенографические расшифровки атомной структуры кристаллов (NaCl, алмаз , ZnS и др.) были осуществлены начиная с 1913 У. Г. Брэггом и У. Л. Брэггом . Изучение прохождения света через кристаллы (см. Кристаллооптика ) позволило сформулировать закономерности анизотропии (неравноценности по направлениям) свойств кристаллов.
Крупный вклад в изучение атомной структуры кристаллов сделан Л. Полингом , Д. Кроуфут-Ходжкин , Н. В. Беловым , А. Гинье; в исследование роста кристаллов и их физических свойств - В. Фохтом. И. Н. Странским, А. В. Шубниковым , И. В. Обреимовым .
Современная К. развивается как одна из областей физики, тесно связанная с химией и минералогией и имеющая широкое техническое применение. Основами её математического аппарата являются теория групп симметрии кристаллов и тензорное исчисление .
Существует Международный союз кристаллографов, органом которого является журнал 'Acta Crystallographica'. Союз кристаллографов с 1940 издал более 30 томов 'Структурного справочника' ('Structure Report'). В СССР издаётся журнал 'Кристаллография'.
Структурная К. исследует атомно-молекулярное строение кристаллов с помощью рентгеноструктурного анализа , электронографии , нейтронографии , опирающихся на теорию дифракции волн в кристаллах. Используются также методы оптической спектроскопии, в том числе инфракрасной спектроскопии , ядерного магнитного резонанса , электронного парамагнитного резонанса и т. д. Изучена кристаллическая структура более 20 тыс. химических веществ. Законы взаимного расположения атомов и химической связи между ними в кристаллах, их изоморфизма и полиморфизма являются предметом кристаллохимии . Изучение биологических кристаллов позволило определить структуру гигантских молекул белков и нуклеиновых кислот и явилось важным вкладом К. в молекулярную биологию .
Важный раздел К. - теория и экспериментальные исследования процессов зарождения и роста кристаллов. Здесь К. использует общие принципы термодинамики и закономерности фазовых переходов и поверхностных явлений с учётом взаимодействия кристалла со средой, анизотропии свойств и атомно-молекулярной структуры кристаллического вещества (см. Кристаллизация ). Как самостоятельный раздел развивается К. реального кристалла, изучающая разнообразные нарушения идеальной кристаллической решётки - точечные дефекты, дислокации и др. дефекты в кристаллах , возникающие при росте кристаллов или разнообразных воздействиях на них и определяющие многие их свойства.
Исследования механических, оптических, электрических и магнитных свойств кристаллов являются предметом кристаллофизики , которая смыкает К. с физикой твёрдого тела . Для кристаллофизики существенным является рассмотрение свойств кристалла в связи с его симметрией и изменений свойств при внешних воздействиях. Уникальность свойств многих кристаллов и их чувствительность к механическим и акустическим воздействиям, изменениям температуры, чувствительность к электрическому току, электромагнитным полям, различным излучениям и т. п. дали кристаллографическим исследованиям широкий выход в радиотехнику, полупроводниковую электронику и квантовую электронику , техническую оптику и акустику, обработку материалов, приборостроение. В связи с этим возникло и интенсивно развивается производство синтетических кристаллов - кварца , алмаза, германия , кремния , рубина и др.
К. изучает также строение и свойства разнообразных агрегатов из микрокристаллов - поликристаллов , текстур , керамик , а также веществ с атомной упорядоченностью, близкой к кристаллической - жидких кристаллов , полимеров . Симметрийные и структурные закономерности, изучаемые К., находят применение в рассмотрении общих закономерностей строения и свойств конденсированного состояния вещества вообще: аморфных тел и жидкостей, полимеров, биологических макромолекул, надмолекулярных структур и т. п. (обобщённая К.).
Лит.: Шубников А. В., Флинт Е. Е., Бокий Г. Б., Основы кристаллографии, М.- Л., 1940; Попов Г. М., Шафрановский И. И., Кристаллография, 4 изд., М., 1964; Белов Н. В., Структурная кристаллография, М., 1951; Бернал Дж. Д., Карлайл С. Х., Поля охвата обобщённой кристаллографии. (Обзор). 'Кристаллография', 1968, т. 13, | 5; Вайнштейн Б. К., Кристаллография и научно-технический прогресс, там же, 1971, т. 16, в. 2, с. 261.
М. П. Шаскольская.