Не всі кристали утворюються у воді. Деякі кристали можуть утворюватися в елементі, названому вуглецем. Тим не менш, усі кристали утворюються однаково, атоми збираються разом і стають рівномірним скупченням. Процес може зайняти всього кілька днів, а може й тисячу років. Природні кристали, що надходять із Землі, утворюються однаково. Ці кристали утворилися понад мільйон років тому всередині земної кори. Вони виникають, коли рідина в Землі консолідується і температура остигає. Інші кристали утворюються, коли рідина пробивається через зазори і роздає мінерали в щілини.

-Рідкі кристали
Рідкі кристали — особливий стан деяких органічних речо­вин, у якому вони характеризуються текучістю та властивістю утворювати просторові структури, подібні до кристалічних.  Рідкі кристали дуже чутливі до змін зовнішніх умов. Напри­клад, навіть за незначної зміни температури, тиску, електричного або магнітного полів вони можуть змінювати свій колір.

-Як можно використовувати рідки кристали?
Застосування рідких кристалів різноманітне. Їх використовують при виготовленні сегментних та точкових рідкокристалічних дисплеїв, рідкокристалічних телевізорів, інтегральних схем, рідкокристалічних лазерів та багато інших корисних речей.
Як приклад використання кристалів можна взяти кристал кварцу, який використовується в телефонних трубках. Якщо на платівку з кварцу впливати механічно, то в ній у відповідному напрямку виникне електричний заряд. У трубці мікрофона кварц перетворює механічні коливання повітря, викликані мовцем, в електричні. Електричні коливання в трубці Вашого абонента перетворюються в коливальні, і, відповідно, він чує мову.

Будучи гратчастим, кристал ограняется і кожна грань, як особистість, своєрідна. Якщо грань щільно упакована в решітці матеріальними частками (атомами або молекулами), то це дуже повільно зростаюча грань. Наприклад, алмаз. У нього грані мають форму октаедра, вони дуже щільно упаковані атомами вуглецю, і відрізняються в силу цього і блиском, і міцністю.

Висновок:з цього проекту ми дізналися,що таке кристал і їх важливість у середовищі,їх функції.

Говорячи про використання кристалів у техніці, перш за все слід згадати про сонячні батареї. Сонячна батарея виготовлена ​​з кристалів кремнію, який наповнений домішкою, такою як бор. Кремній має міцно зв’язаний тетрагональний кристал з парами ша-червоних електронів, що об’єднуються з чотирма сусідами. Коли бор додають як замісну домішку, він буде ділити свої три валентні електрони з трьома сусідніми кремнія, але йому не вистачає четвертого електрона, щоб ділитися з четвертим сусідом кремнію.

Цю відсутність електрона називають діркою. 

Отже, додавання бору призводить до «дірки», яка вважається позитивним зарядом. 

Далі ми дифузуємо дуже тонкий шар фосфору у верхню частину борного кремнію. Фосфор відрізняється від бору тим, що він має п’ять валентних електронів, на один більше, ніж йому потрібно для приєднання до стабільного зв’язку з кремнієм.
 Отже, цей зайвий електрон може вільно рухатися між електронними оболонками, в деяких випадках заповнюючи дірки бору, але зазвичай це призводить до надлишку електронів, що рухаються навколо. Вони називаються електронами провідності.

Рідкий кристал — специфічна термодинамічна фаза деяких речовин, якій властиві риси як рідини (текучість), так і кристалу (анізотропія властивостей). Рідкі кристали є справжніми рідинами, але також мають деякі тверді властивості. Їх внутрішній порядок дуже делікатний і може бути змінений слабким електричним полем, магнетизмом або навіть коливанням температури.

Завдяки сильній залежності властивостей рідких кристалів від зовнішніх дій вони знаходять різноманітне застосування в техніці, наприклад в системах обробки і відображення інформації, в яких використовуються електрооптичні властивості рідких кристалів. Вони також застосовуються в буквено-цифрових індикаторах. На основі рідких кристалів розроблені пласкі екрани телевізорів, моніторів. Властивість рідких кристалів змінювати колір при зміні температури використовується в медицині.
Деякі рідкі кристали чутливі до температури і використовуються як компонент термометрів. Вони можуть бути використані в діагностичних засобах для виявлення раку, легеневих захворювань та судинних захворювань. Їх драматичні кольорові варіації спричинені спіральним коливанням молекул на 360 градусів.

Рідкі кристали модифікують навколишнє світло, а не випромінюють власне світло, і тому забезпечують мінімальну кількість енергії.
Вибіркове відбивання білого світла на різні його спектральні компоненти цими рідкими кристалами можна спрямовувати і контролювати за допомогою теплових, акустичних, електричних, магнітних і навіть механічних засобів.

Висновок: отже, ознайомившись з цим проектом ми дізнались, як використовують кристали у техніці і наскільки вони важливі в нашому житті.

Мета:Дізнатися,як використовують кристали у техніці.Пригадати,що таке рідкісні кристали та кристал.Визначити роль кристалів у техніці.


Кристал-тверді тіла у природній формі многогранників, кожний з яких зумовлений певним порядком розташування молекул, атомів або іонів.
Рідкісні кристали-речовини,що володіють одночасно властивостями як рідин так і кристалів.

За структурою рідкі кристали є рідини,схожі на желе,що складається з молекул витягнутої форми.

Алмаз Найтвердіший і найрідкісніший з природних мінералів - алмаз. За всю історію людства його видобуто всього близько 150 т, хоча у світовій алмазовидобувної промисловості зараз працює майже мільйон людей. Сьогодні алмаз в першу чергу камінь-працівник, а не камінь-прикраса. Близько 80% всіх видобутих природних алмазів і всі штучні алмази використовуються в промисловості

Виняткова роль випала на долю кристалів в сучасній електроніці. Більшість напівпровідників електронних приладів виготовлено з кристалів германію або кремнію.Саме кремній став поштовхом до виробництвасучасної комп"ютерної техніки.Без нього не може працювати ні один персональний комп"ютер і ноутбук.

Вольфрам Найчастіше застосовується в електротехнічній, радіоелектронної промисловості. Метал досить рідкісний, але необхідний у виробництві, тому скупка і переробка брухту актуальна завжди. Плавлення вольфраму відбувається при температурі 3422 ° C. Температура ж кипіння – 5800 градусів, цим і обумовлена сфера його використання, він здатний значно збільшити міцність сталевих сплавів. Застосовують метал в літакобудуванні, в оборонці (торпеди, броня танків, снаряди), виробництво контейнерів для транспортування радіоактивних речовин і відходів, різних нагрівальних елементів.

Рубін використовується в годинниковій промисловості,у виробництві напівпровідників схеми малюють рубіновими голками,рубін використовують у виробництві найпотужніших лазерів,так як підсилює світло.

Висновок: у нашому світі кристали грають дуже велику роль у техніці.Завдяки  більш сучасним технологіям вчені дізналися та винайшли рідкі кристали,які дуже потрібні у нашому життію.Я сподіваюсь,що мій проект якось допоміг вам дізнатися більше інформації.

Современное определение кристалла дано Международным союзом кристаллографов: материал представляет собой кристалл, если он имеет преимущественно острую дифракционную картину^[1].

В 2000 году самые крупные природные кристаллы были обнаружены в Пещере кристаллов в шахтовом комплексе Найка, в мексиканском штате Чиуауа^[2]. Некоторые из найденных там кристаллов гипса достигают 15 метров в длину, а в ширину — 1 метр. Известен своими гигантскими, метровыми, кристаллами сподумен^[3]. В 1914 году было опубликовано сообщение, что в руднике Этта^[en], Южная Дакота некогда был найден кристалл сподумена длиной 42 фута (12,8 м) и весом 90 тонн^[4].

Сьогодні їх все більше використовують як технологічні матеріали. Сонячні елементи та напівпровідники – це дві останні розробки, засновані на унікальних властивостях певних кристалів. Рідкі кристали – ще одне джерело захоплюючих можливостей для майбутнього.

Говорячи про використання кристалів у техніці, перш за все слід згадати про сонячні батареї. Сонячні батареї, мабуть, звичні для всіх нас, оскільки багато хто з нас мають калькулятори на сонячних батареях або бачили сонячні батареї на різних космічних апаратах. 

Для усіх доступні недорогі іграшки на сонячних батареях. Енергію, що виробляється сонячним елементом, також називають фотоелектричною енергією.  

Сонячна батарея виготовлена ​​з кристалів кремнію, який наповнений домішкою, такою як бор. Кремній має міцно зв’язаний тетрагональний кристал з парами ша-червоних електронів, що об’єднуються з чотирма сусідами. Коли бор додають як замісну домішку, він буде ділити свої три валентні електрони з трьома сусідніми кремнія, але йому не вистачає четвертого електрона, щоб ділитися з четвертим сусідом кремнію. 

Цю відсутність електрона називають діркою. 

Отже, додавання бору призводить до «дірки», яка вважається позитивним зарядом. 

Далі ми дифузуємо дуже тонкий шар фосфору у верхню частину борного кремнію. Фосфор відрізняється від бору тим, що він має п’ять валентних електронів, на один більше, ніж йому потрібно для приєднання до стабільного зв’язку з кремнієм.

 Отже, цей зайвий електрон може вільно рухатися між електронними оболонками, в деяких випадках заповнюючи дірки бору, але зазвичай це призводить до надлишку електронів, що рухаються навколо. Вони називаються електронами провідності. 

Область кремнію з дірками називається «шаром p-типу», а область з надлишком електронів провідності називає «шаром n-типу».

 Коли електрони провідності рухаються, щоб заповнити отвори, трапляється особлива річ. Атоми бору, які забирають електрони в свої дірки, тепер стають негативними іонами! І фосфор, який видав електрон провідності, тепер стає позитивним іоном! 

Це призводить до межі, яка називається pn-переходом, де дірки з їх позитивним зарядом та електрони з їх негативним зарядом відштовхуються від заряджених іонів. 

Отже, надлишкові електрони провідності не можуть рухатися через межу, щоб заповнити дірки. Це призводить до накопичення електронів у шарі n-типу, а дірки збираються в шарі p-типу. 

Електрони рухаються до сторони p-типу, а дірки (позитивні) рухаються до сторони n-типу до досягнення динамічної рівноваги. Іонізований бор відштовхує подальший рух електронів, а іонізований фосфор – подальший рух дірок (позитивні).

Коли фотони вражають сонячну батарею, зв’язані електрони відбиваються прямо зі своїх позицій, створюючи набагато більше n-електронів провідності та дірок по обидві сторони переходу. 

Оскільки на стороні n-типу вже стільки електронів і стільки дірок на стороні p-типу, додаткові нові – це лише незначна частка; але, роблячи нові дірки на стороні n-типу та нові електрони провідності на стороні p-типу, сонячна батарея стає незбалансованою. 

Електрони з боку р-типу рухаються по переходу, створюючи потік електронів, або електрику! Цей потік переміщує електрони через шар n-типу на провідну дротяну сітку, яка з’єднана з ланцюгом, який завершений кріпленням до шару p-типу.

Транзистори побудовані з тих самих типів матеріалів, що описані в розділі про сонячні елементи. 

Ці матеріали називаються напівпровідниками, і коли вони з’єднані між собою, утворюють pn-перехід, на який впливає додавання диференціала напруги, розміщеного на ньому, а не вплив фотонів сонячного світла. 

Коли ці тонкі шари напівпровідників з’єднані між собою, вони складають транзистор, який можна використовувати для регулювання потоку електронів у ланцюгах, виявлення та посилення радіосигналів, створення коливань у передавачах та функціонування цифрових перемикачів. 

Ці крихітні тверді речовини були першими електричними компонентами, в яких матеріали з різними електричними характеристиками фізично з’єднувались структурним контактом, а не дротами.

Інша цікава кристалічна технологія, коли ми говоримо про використання кристалів в техніці, включає кристал, який не є твердим тілом. 

Температура плавлення чистої кристалічної речовини дуже точна. А в деяких випадках кристалічні властивості твердого кристала переходять у рідкий стан. 

Є багато сполук, які зроблять це. Їх атомна структура залишається цілком впорядкованою, навіть приймаючи інші характеристики типових рідин, таких як заливання або набуття форми контейнера. 

Вибіркове відбивання білого світла на різні його спектральні компоненти цими рідкими кристалами можна спрямовувати і контролювати за допомогою теплових, акустичних, електричних, магнітних і навіть механічних засобів. 

Наручні годинники – це рідкі кристали. Скло вікна можна зробити неяскравим або чітким залежно від інтенсивності сонячного світла, що проходить через нього. 

Захоплюючим футуристичним застосуванням рідкого кристалу стали б плоскі пластини або екрани, підвішені на стінах, на яких відображаються телевізійні зображення. 

Найпростіший випадок дисплей першого покоління з одним електричним проводом, підключеним до одного елемента зображення, утворює семисегментні цифрові дисплеї, як це видно на годинниках. 

Використання кристалів у техніці – рідкі кристали

Дисплеї другого покоління приєднують чотири елементи зображення до одного електронного провідника і відображають сім номерів сегментів, а також форми зірок, які можуть утворювати літери або цифри, що використовується у кишенькових калькуляторів.

Складніші проводки та рідкі кристали з гвинтовим (спіральним) положенням осі можуть відображати від 5-32 елемента на один електричний провід і використовуються для персональних комп’ютерів. Найновіші експериментальні версії здатні створювати дисплеї телевізійних зображень на плоскій підкладці.

Рідкі кристали є справжніми рідинами, але також мають деякі тверді властивості. Їх внутрішній порядок дуже делікатний і може бути змінений слабким електричним полем, магнетизмом або навіть коливанням температури. 

Помітні оптичні ефекти є результатом перебудови молекул і наслідком змін рефракції (вигин світла), відбиття, поглинання, розсіювання або забарвлення видимого світла на їх поверхні. 

Рідкі кристали модифікують навколишнє світло, а не випромінюють власне світло, і тому забезпечують мінімальну кількість енергії. 

Типовий РК-дисплей (рідкокристалічний пристрій) використовує один мікроватт на квадратний сантиметр площі дисплея.

Деякі рідкі кристали чутливі до температури і використовуються як компонент термометрів. Вони можуть бути використані в діагностичних засобах для виявлення раку, легеневих захворювань та судинних захворювань. Їх драматичні кольорові варіації спричинені спіральним коливанням молекул на 360 градусів! 

Рівномірне вихідне положення кристалів є важливим для їх корисності. Рідкі кристали можна вирівняти, «натираючи» основу. Донедавна це було недостатньо зрозумілим, але в будь-якому випадку використовувалося як стандартна практика. 

Хоча технологія рідких кристалів була нещодавно використана людиною для діагностичних інструментів, дисплеїв, нових матеріалів, таких як кевлар та технологія видобутку нафти, природа використовувала ці своєрідні молекули в живих системах давно. 

У структурі клітинних мембран і деяких тканин є рідкі кристали. Загартовування артерій є результатом осадження рідких кристалів холестерину, клітини, що беруть участь у серповидно-клітинній анемії, мають рідкокристалічну структуру.

Використання кристалів у техніці – куди ми рухаємося?

У цьому поколінні технологічний розвиток кристалів почав розвиватися від напівпровідників до транзисторів до інтегральних схем до мікросхем. Завжди все стає меншим, але з значно збільшеними можливостями обробки інформації. 

Кристали є опорою для космічної та військової промисловостей, роблячи можливим неможливе у далеких космічних подорожах, розвиваючи супутникові технології та точність зброї.

Сонячні елементи стають все більш ефективними та поширеними, і в міру збільшення наших енергетичних проблем інтерес до сонячних технологій також зростає.