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Estrutura cristalina revelada: por que a família do cristal hexagonal é tão única?
Na cristalografia, a família de cristais hexagonais é uma das seis famílias de cristais, abrangendo dois sistemas cristalinos (hexagonal e trigonal) e dois sistemas de rede (hexagonal e romboédrico). Embora muitas vezes confundido, o sistema de cristal trigonal não é equivalente ao sistema de rede romboédrica, e isso é particularmente importante na família de cristais hexagonais. Este artigo explorará a singularidade da família de cristais hexagonais e aprenderá sobre suas estruturas de rede, sistemas cristalinos e suas aplicações em estruturas multielementares.
Estrutura básica da família de cristais hexagonais
A família de cristais hexagonais consiste em 12 grupos de pontos, e pelo menos um grupo espacial tem uma rede hexagonal como base. Há um total de 52 grupos espaciais associados cujas dimensões são definidas pela rede de Bravais como hexagonais ou romboédricas. Estas estruturas são caracterizadas pelas suas simetrias, que são particularmente bem especificadas em sistemas cristalinos.
A família de cristais hexagonais é única não apenas em sua estrutura, mas também em sua simetria e potencial para aplicações em ciência de materiais.
Introdução ao sistema reticulado
A família de cristais hexagonais consiste em dois sistemas de rede: hexagonal e romboédrico. Cada sistema de rede consiste em uma rede de Bravais. No sistema cristalino hexagonal, o cristal é geralmente representado por um cristal com dois eixos iguais (a e a) e um ângulo de inclusão (γ) de 120° e uma altura (c) perpendicular aos dois eixos basais. Esta estrutura torna a rede hexagonal mais conveniente para aplicações práticas.
Sistemas Cristalinos Hexagonais e Trigonais
Os dois principais sistemas cristalinos da família de cristais hexagonais incluem trigonal e hexagonal. O sistema de cristal trigonal contém cinco grupos de pontos com um único eixo de rotação triplo, enquanto o sistema de cristal hexagonal contém sete grupos de pontos com um único eixo de rotação sêxtuplo. Por exemplo, os cinco grupos de pontos de um sistema de cristal trigonal correspondem ao seu grupo espacial, enquanto os sete grupos de pontos de um sistema de cristal hexagonal têm 27 grupos espaciais designados como sistemas de rede hexagonal.
O sistema cristalino trigonal é o único com múltiplos sistemas de rede associados, o que destaca sua complexidade na estrutura cristalina.
Estrutura hexagonal compactada
O empacotamento hexagonal fechado (hcp) é um dos dois tipos de empacotamento atômico com maior densidade. Difere da cúbica de face centrada (fcc) porque não é uma rede de Bravais, mas um ponto da rede composto por dois átomos. Esta característica traz grande potencial de aplicação à ciência dos materiais, principalmente na pesquisa de metais e ligas.
Estrutura de vários elementos
Compostos baseados na estrutura da família de cristais hexagonais são relativamente comuns na ciência dos materiais. Um exemplo é a estrutura Wurtzita, que representa a estrutura B4 em cristalografia e tem diversas aplicações, inclusive uso em semicondutores. A estrutura Wurtzita pode apresentar características não centrossimétricas, portanto possui excelentes propriedades como piezoeletricidade e termoeletricidade.
Uma das características marcantes da estrutura Wurtzita é a falta de simetria de inversão, o que torna suas propriedades distintas de outras estruturas.
Conclusão
A singularidade da família de cristais hexagonais se reflete em sua estrutura complexa, sistema cristalino mutável e forte potencial de aplicação. Esta família de cristais apresenta infinitas possibilidades, tanto na ciência básica quanto nas aplicações. No futuro, como os cientistas usarão essas estruturas únicas para promover o progresso tecnológico?
