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固体化学

指数 固体化学

固体化学是研究固体结构、性质、合成、表征等的一门化学分支,它综合了固体物理学、矿物学、晶体学、冶金学、材料科学等多个学科的知识。.

27 关系: 加合物半导体卡尔·瓦格纳卤化物反铁磁性同步加速器中子衍射技术化学气相沉积冶金学固体物理学四硫富瓦烯Bechgaard盐矿物学絕緣體相图順磁性麻省理工学院霍爾效應铁磁性金属X射线晶体学材料科学沸石有机合成晶体学

加合物

加合物(Adduct)指的是两个或多个不同的分子,通过互相加合得到的产物。典型的如三氟化硼与氨加合形成的H3N→BF3。 电荷转移配合物也可被看作加合物。.

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半导体

半导体(Semiconductor)是指一种导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。 材料的导电性是由导带中含有的电子数量决定。当电子从价带获得能量而跳跃至导电带时,电子就可以在带间任意移动而导电。一般常见的金属材料其导电带与价电带之间的能隙非常小,在室温下电子很容易获得能量而跳跃至导电带而导电,而绝缘材料则因为能隙很大(通常大于9电子伏特),电子很难跳跃至导电带,所以无法导电。 一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特,介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发,或是改变其能隙之间距,此材料就能导电。 半导体通过电子传导或電洞傳导的方式传输电流。电子传导的方式与铜线中电流的流动类似,即在电场作用下高度电离的原子将多余的电子向着负离子化程度比较低的方向传递。電洞导电则是指在正离子化的材料中,原子核外由于电子缺失形成的“空穴”,在电场作用下,空穴被少数的电子补入而造成空穴移动所形成的电流(一般称为正电流)。 材料中载流子(carrier)的数量对半导体的导电特性极为重要。这可以通过在半导体中有选择的加入其他“杂质”(IIIA、VA族元素)来控制。如果我們在純矽中摻雜(doping)少許的砷或磷(最外層有5個電子),就會多出1個自由電子,這樣就形成N型半導體;如果我們在純矽中摻入少許的硼(最外層有3個電子),就反而少了1個電子,而形成一個電洞(hole),這樣就形成P型半導體(少了1個帶負電荷的原子,可視為多了1個正電荷)。.

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卡尔·瓦格纳

瓦格纳 (Carl Wagner,1901~1977),是一位化学家。 曾任联邦德国马克思·普朗克物理化学研究所所长,美国麻省理工学院冶金系教授,著名物理化学家,对冶金学和固态化学的理论发展有重要贡献。1901年5月25日生于德国莱比锡城,1924年获莱比锡大学哲学博士(物理化学)学位。先后在慕尼黑大学、柏林大学、达姆施塔特工科大学以及美国麻省理工学院等校讲授物理化学和进行研究工作。1966年退休,但仍从事科学研究工作。1977年12月10日病逝于格丁根。 瓦格纳对于冶金过程物理化学学科的发展作出了重要贡献。 1952年在他的名著《合金热力学》(Thermodynamics of Alloys)一书中提出了活度相互作用系数的概念,给出多元稀溶液活度的计算方法,带动了多元系相互作用系数的大量研究工作,使热力学在冶金生产中的实际应用前进了重要的一步。 1956年发表了重要论文“炼钢中的动力学问题”,从理论上详细地分析了钢液-熔渣相间反应的本质,提出了处理钢渣反应动力学的方法,给当时还很不活跃的冶金过程动力学的研究工作开创了新局面。 1957年瓦格纳与他的合作者以ZrO基固体电解质成功地测定氧化物的热力学性质,推动了固体电解质的理论研究及其在冶金中的应用。 瓦格纳的研究领域十分广泛,一生发表了255篇研究论文,除了合金热力学、晶体缺陷、金属腐蚀和氧化、化学冶金的热力学和动力学以外,还涉及到半导体、燃料电池和光化学等方面。由于他在固态化学方面作出了开创性的理论工作,被誉为“固态化学之父”。 Category:化学家.

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卤化物

卤化物指含有呈负价卤素的化合物,通常为二元化合物。卤离子则指相应-1价的卤素离子。根据具体卤素的不同,卤化物可分为:.

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反铁磁性

反铁磁性(antiferromagnetism)是磁性材料的磁学性质的一种。在这种材料中,相邻电子自旋呈相反方向排列,其磁化率因而接近于零。1932年由Louis Néel首次发现。例如,鉻、錳、輕鑭系元素等等,都具有反鐵磁性。 當溫度大於奈爾溫度T_N時,磁化率\chi與溫度T的理論關係式為 做實驗得到的經驗關係式為 其中,\theta是依物質而定的常數,與T_N差別很大。 理論而言,當溫度小於奈爾溫度T_N時,可以分成兩種狀況:.

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同步加速器

同步加速器(Synchrotron)是一種環形的粒子加速器,使用磁場(讓帶電粒子在運行中可以改變方向)及電場(加速帶電粒子)與運行中的帶電粒子束同步化操作。本是由阿爾瓦雷茨發展用以研究高能粒子之裝置。 粒子迴旋加速器使用均勻的磁場及固定頻率變化的電場加速帶電粒子,如果改變其中一項則為同步粒子迴旋加速器,兩者都改變則為同步加速器。粒子在粒子迴旋加速器中,從中心以螺旋軌道運行到腔壁時,粒子迴旋加速器的最大半徑限制了粒子最後所獲得的全部能量。另一方面若以增加磁場強度的方式來提高加速能量,也有其極限。所以有同步加速器的出現。同步加速器中的粒子束具有固定軌道,藉著改變參數使帶電粒子獲得能量,在真空的環境(儲存環)中不斷的運行。同步加速器中的儲存環包含了直線段與彎曲的部分,前後相連在一起。因此在結構上和粒子迴旋加速器有很大的不同。而儲存環中彎曲的部分會有許多磁鐵設施使粒子束改變運行方向;直線段的部分則設置高頻共振腔使用高能量的微波提供粒子加速所需的電場。最強大的現代化的粒子加速器使用的同步加速器設計版本。最大的同步型加速器大型強子對撞機(LHC)位於瑞士日內瓦附近,由歐洲核子研究組織(CERN)建造。 同步加速器可以克服粒子迴旋加速器所遇到的問題,可以使用一個較小的管子來傳送粒子束,管子旁可裝設許多聚焦用的磁鐵或其他設施。 埃德溫·麥克米蘭在1945年建成了第一個電子同步加速器,儘管已經於1944年(麥克米蘭并不知道)在蘇聯雜誌發表原理。 第一個質子同步加速器由爵士設計 和建造於1952年。.

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中子衍射技术

中子衍射技术是研究晶体学的方法,用来确定某个材料的原子结构或磁性结构。这也是弹性散射的一种,离开中子具有入射中子相同或略低的能量。这个技术与X射线衍射法类似,其主要差别在于放射源不同,这两种技术可以互为补充。.

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化学气相沉积

化學氣相沉積(chemical vapor deposition,簡稱CVD)是一種用來產生純度高、性能好的固態材料的化學技術。半導體產業使用此技術來成長薄膜。典型的CVD製程是將晶圓(基底)暴露在一種或多種不同的前趨物下,在基底表面發生化學反應或/及化學分解來產生欲沉積的薄膜。反應過程中通常也會伴隨地產生不同的副產品,但大多會隨著氣流被帶走,而不會留在反應腔(reaction chamber)中。 微制程大都使用CVD技术来沉积不同形式的材料,包括单晶、多晶、非晶及磊晶材料。这些材料有硅、碳纤维、碳奈米纤维、奈米线、奈米碳管、SiO2、硅锗、钨、硅碳、氮化硅、氮氧化硅及各种不同的等材料。CVD制程也常用来生成合成钻石。.

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冶金学

冶金学(metallurgy)屬於材料科學,是研究从矿石中提取金属,并用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的学科。冶金学也研究金属、金屬互化物或其混合物(稱為合金)的物理及化學特性。冶金學也是一門金屬的技術,有關金屬製造的科學,也和金屬零件的工程特性有關。金屬的製造包括從礦石中提煉金屬,以及金屬混合物(或金屬和其他元素的混合物)以製造合金。冶金學和金屬加工的工藝不同,不過金屬加工和冶金學有關,正如隨著技術的發展,醫學和醫學科學有關一樣。 冶金学可以分為鋼鐵冶金學(有時也稱為黑色冶金學)及非鐵金屬冶金學(有時也稱為有色金屬冶金學)。鋼鐵冶金學是有關鐵的合金及其製造,而非鐵金屬冶金學是以不含鐵的合金及其製造為主,世界上的金屬生產中,鐵、鈷、鎳及其有關合金的黑色金屬佔了95%.

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固体物理学

固体物理学是凝聚态物理学中最大的分支。它研究的对象是固体,特别是原子排列具有周期性结构的晶体。固体物理学的基本任务是从微观上解释固体材料的宏观物理性质,主要理论基础是非相对论性的量子力学,还会使用到电动力学、统计物理中的理论。主要方法是应用薛定谔方程来描述固体物质的电子态,并使用布洛赫波函数表达晶体周期性势场中的电子态。在此基础上,发展了固体的能带论,预言了半导体的存在,并且为晶体管的制造提供理论基础。.

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四硫富瓦烯

四硫富瓦烯(Tetrathiafulvalene,缩写:TTF),是富瓦烯的2,2'-位被硫原子替换后形成的有机硫化合物,化学分子式(H2C2S2C)2。它最早由Wudl在1970年合成,1972年发现其氯化物盐具高导电性,次年制得其TCNQ盐,并发现该盐的导电性在室温以下突然增加,在60K可达10^4 ohm^(-1) cm^(-1),足以被称为“有机金属”。1979年又进一步发现以四硫富瓦烯为基础的Bechgaard盐2X(X为PF6-,AsF6-)为首个制得的分子超导体,使得人们对这一领域产生极大兴趣。超过10,000个科学出版物讨论TTF及其衍生物。 四硫富瓦烯虽然看上去是14π的平面系统,但缺乏环状共轭,所以不具芳香性。它可被氧化为自由基阳离子及双阳离子,均是热力学稳定和具芳香性的物种,氧化反应分步且可逆。四硫富瓦烯是强π电子供体,与受体如TCNQ形成的盐类是分子导体的典型代表,此类盐具高各向异性的导电性。.

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Bechgaard盐

Bechgaard盐是一类在低温下具超导性的电荷迁移配合物的统称,它得名于丹麦化学家Klaus Bechgaard。多数Bechgaard盐的转变温度都较低,在1-2K以上失去超导性。最高的转变温度可达12K。 Bechgaard盐中均含一个平面的小分子作电子供体,还有一个物种作电子受体,如高氯酸根或。供体具多共轭的平面杂环体系,电离能低,分子间亦有较好的杂原子轨道的重叠,作为导电的基础。而且Bechgaard盐中都有一个基于四硫富瓦烯的环系,要么是直接用四硫富瓦烯环,通过调取代基来改变供电子能力,要么是用其他氧族元素代替硫成环,如四硒富瓦烯。.

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矿物学

物學是運用物理學(如X光繞射)、化學方法(化學計量)等不同領域來研究礦物的物理性質(包括光學性質)、化學性質、晶體結構、自然分布和狀態的一門科學。在礦物學中,具體研究包括礦物的起源和形成的過程,礦物質的分類,它們的地理分佈,以及它們的利用率。.

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絕緣體

绝缘体(Insulator),又称电介质或绝缘子,是一种阻碍电荷流动的材料。在绝缘体中,价带电子被紧密的束缚在其原子周围。这种材料在电气设备中用作绝缘体,或称起绝缘作用。其作用是支撑或分离各个电导体,不让电流流过。 玻璃、纸或聚四氟乙烯等材料都是非常好的电绝缘体。更多的一些材料可能具有很小的电导,但仍然足以作为电缆的绝缘,例如橡胶类高分子和绝大多数塑料。这些材料可以在低压下(几百甚至上千伏特)用作安全的绝缘体。.

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相图

图(Phase diagram),也称相态图、相平衡状态图,是用来表示相平衡系统的组成与一些参数(如温度、压力)之间关系的一种图。它在物理化学、矿物学和材料科学中具有很重要的地位。.

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順磁性

順磁性(Paramagnetism)指的是一種材料的磁性狀態。有些材料可以受到外部磁场的影响,产生跟外部磁場同樣方向的磁化向量的特性。这样的物质具有正的磁化率。与順磁性相反的现象被称为抗磁性。.

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麻省理工学院

麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology,縮寫為MIT)是位於美國麻薩諸塞州劍橋市的私立研究型大學。成立於1861年,當時目的是為了響應。學校採用了辦學,早期著力於應用科學與工程學的實驗教學。麻省理工的研究人員在二戰及冷戰期間,致力開發電腦、雷達及慣性導航系統技術;戰後的防禦性科技研究使學校得以進一步發展,教職員人數及校園面積在的帶領下有所上升。大學於1916年遷往現在位於查爾斯河北岸的校址,沿岸伸延逾,佔地。 擁有6間學術學院、32個學系部門的麻省理工學院常獲納入全球最佳學府之列。學校一直聞名於物理科學與工程學的教研,但在近代亦大力發展諸如生命科學、經濟學、管理學、語言學等其他學術範疇。別名「工程師」的麻省理工體育校隊合計31支,涵蓋不同項目,學生因此可參與不同類型的跨校體育聯賽。 ,著名麻省理工師生、校友或研究人員包括了91位諾貝爾獎得主、52位國家科學獎章獲獎者、45位羅德學者、38名麥克阿瑟獎得主、6名菲爾茲獎獲獎者、25位图灵奖得主。此校同時具很強的創業文化,由其校友所創辦的公司利潤總值相當於全球第十一大經濟體。.

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霍爾效應

霍爾效應(Hall effect)是指當固體導體放置在一個磁場內,且有電流通過時,導體內的電荷載子受到洛倫茲力而偏向一邊,繼而產生電壓(霍爾電壓)的现象。電壓所引致的電場力會平衡洛倫茲力。通過霍爾電壓的極性,可證實導體內部的電流是由帶有負電荷的粒子(自由電子)之運動所造成。霍爾效應於1879年由埃德溫·赫伯特·霍爾(Edwin Herbert Hall)發現。 除導體外,半導體也能產生霍爾效應,而且半導體的霍爾效應要強於導體。.

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铁磁性

鐵磁性(Ferromagnetism)指的是一種材料的磁性狀態,具有自發性的磁化現象。各材料中以鐵最廣為人知,故名之。 某些材料在外部磁場的作用下得而磁化後,即使外部磁場消失,依然能保持其磁化的狀態而具有磁性,即所謂自發性的磁化現象。 所有的永久磁鐵均具有铁磁性或亞铁磁性。 基本上铁磁性这个概念包括任何在没有外部磁场时显示磁性的物质。至今依然有人这样使用这个概念。但是通过对不同显示磁性物质及其磁性的更深刻认识,学者们对这个概念做了更精确的定义。 一個物質的晶胞中所有的磁性離子均指向它的磁性方向時才被稱為是鐵磁性的。 若其不同磁性離子所指的方向相反,其效果能够相互抵消則被稱為反鐵磁性。 若不同磁性離子所指的方向相反,但是有强弱之分,其产生的效果不能全部抵消,則稱為亚铁磁性。 物質的磁性現象存在一個臨界溫度,在此溫度之上,铁磁性会消失而变成顺磁性,在此温度之下铁磁性才会保持。 對於鐵磁性和亞鐵磁性物质,此温度被稱為居里溫度(虽然都称为居里温度,但二者是有差别的);對於反鐵磁性物质,此温度被稱為奈爾溫度。 有人认为磁铁与铁磁性物质之间的吸引作用是人类最早对磁性的认识。Richard M. Bozorth,《Ferromagnetism》,1951年首版,1993年IEEE Press,New York作为“经典再版”再次发行,ISBN 0-7803-1032-2.

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鉑(Platinum),化學元素,俗稱白金,化學符號為Pt,原子序為78。鉑密度高、延展性高、反應性低的灰白色貴金屬,屬於過渡金屬。 鉑同屬於鉑系元素和10族元素。它共有六種自然產生的同位素。鉑是地球地殼中罕見的元素,丰度排在第71名,平均豐度大約為5 μg/kg,地壳百万分之0.001为铂。它一般出現在某些鎳和銅礦石中,位於原生元素礦藏,主要分佈在南非,當地的鉑產量佔全球的80%。鉑年產量只有幾百噸,應用亦十分重要,因此非常貴重,是主要的貴金屬貿易商品。 鉑是非常不活泼的金屬。即便在高溫下,它也有極強的抗腐蝕性,屬於抗腐蝕金屬。在自然中,鉑有時以純金屬狀態出現,不與其他元素結合。鉑自然出現在河流的沖積層中,所以前哥倫布時期的南美原住民最早用鉑制作工藝品。歐洲最早在16世紀就有記載使用鉑;1748年,安東尼奧·烏略亞發表報告,描述此來自哥倫比亞的新金屬,這時科學家才開始研究鉑元素。 鉑的應用包括:催化轉換器、實驗室器材、電觸頭和電極、電阻溫度計、牙科器材及首飾等。由於鉑是重金屬,所以它的鹽會危害健康;但鉑的抗腐蝕性強,所以其毒性比一些其他金屬較低。一些含鉑化合物,特別是順鉑,可用於化學療法以治療某些癌症。.

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金属

金属是一种具有光泽(对可见光强烈反射)、富有延展性、容易导电、传热等性质的物质。金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子有关。由於金屬的電子傾向脫離,因此具有良好的導電性,且金属元素在化合物中通常帶正价電,但當溫度越高時,因為受到了原子核的熱震盪阻礙,電阻將會變大。金屬分子之間的連結是金屬鍵,因此隨意更換位置都可再重新建立連結,這也是金屬伸展性良好的原因之一。 在自然界中,絶大多數金屬以化合態存在,少數金屬例如金、銀、鉑、鉍可以游離態存在。金屬礦物多數是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及矽酸鹽。 屬於金屬的物質有金、銀、銅、鐵、鋁、錫、錳、鋅等。在一大氣壓及25攝氏度的常温下,只有汞不是固體(液態),其他金属都是固體。大部分的純金屬是銀色,只有少數不是,例如金為黄色,銅為暗紅色。 在一些個別的領域中,金屬的定義會有些不同。例如因為恆星的主要成份是氫和氦,天文學中,就把所有其他密度較高的元素都統稱為「金屬」。因此天文學和物理宇宙學中的金屬量是指其他元素的總含量。此外,有許多一般不會分類為金屬的元素或化合物,在高壓下會有類似金屬的特質,稱為「金屬性的同素異形體」。.

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X射线晶体学

X射線晶體學是一門利用X射線來研究晶體中原子排列的學科。更準確地說,利用電子對X射線的散射作用,X射線晶體學可以獲得晶體中電子密度的分佈情況,再從中分析獲得关于原子位置和化学键的資訊,即晶體結構。 由于包括盐类、金属、矿物、半导体在内的许多物质都可以形成晶体,X射线晶体学已经是许多学科的基本技术。在前十年这项技术主要被用于测量原子大小、化学键的类型和键长,以及其他的许多物质,尤其是矿物和合金。X射线晶体学也揭示了许多生物分子的结构和功能,例如维生素、药物、蛋白质以及脱氧核糖核酸(DNA)。X射线晶体学如今仍然是从原子尺度研究物质结构的主要方法。.

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材料科学

-- 材料科学,又名為材料工程,涉及物质的性质及其在各个科学和工程學领域的整合应用,是一个研究材料的制备或加工工艺、材料的微观结构与材料宏观性能三者之间的相互关系的跨领域學科。涉及的理论包括固体物理学,材料化学,应用物理和化学,以及化学工程,机械工程,土木工程和电机工程。与电子工程结合,则衍生出电子材料,与机械结合则衍生出结构材料,与生物学结合则衍生出生物材料等等。随着近年来媒体将注意力大量集中在纳米科学上,材料科学在科學與工程學領域越來越廣為人知。它也是鑑識科學和破壞分析中的一个重要组成部分,以後者為例,它是分析各種飛航意外的關鍵。今日許多科技上的問題受限於材料能夠容許的極限,也因此,在此領域的突破在未來科技具有指標性的影響。材料科学有着广泛的应用前景,。.

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氮是一种化学元素,其化学符号为N;原子序数是7。在自然界中氮单质最普遍的形态是氮气,这是一种在标准状况下无色无味无臭的雙原子气体分子,由于化学性质稳定而不容易发生化學反应。氮气是地球大气中含量最多的气体,佔總體積的78.09%。1772年在苏格兰爱丁堡,由丹尼尔·卢瑟福分離空氣後发现。氮属于氮族元素中的一种。 氮是宇宙中常見的元素,在銀河系及太陽系的豐度排第七名。其生成的原因推測是由於超新星中碳和氫產生的核融合。由於氮元素及其和氫、氧形成的常见化合物都极易揮發,因此在內太陽系中的類地行星中氮元素較不常見。不過和地球一样,其他行星及其卫星的大氣層中,气态的氮及其化合物很常见。 很多工业上很重要的化合物(比如氨、硝酸、用作推进剂或炸药的有机硝酸盐以及氰化物)都含有氮原子。氮原子之间具有非常牢固的化学键,无论是在工业中或是在生物体內,将转化为有用的含氮化合物都是很不容易的。相应的,当含氮化合物燃烧,爆炸或分解时会产生氮气,并通常可以释放大量有用的能量。合成产生的氨和硝酸盐是关键的工业化肥料,而硝酸盐肥料是引起水系统富营养化的关键污染物。 含氮化合物除了作为肥料和能量储存的功用之外还有其他多种用途。氮是克維拉纤维和氰基丙烯酸酯强力胶水等多种材料的组成部分。在各种药学药品的大类中(包括抗生素)都含有氮元素。许多药物都是天然含氮信号分子的类似物或前体药物。比如,有机硝酸盐硝酸甘油和硝普钠在体内代谢产生一氧化氮以控制血压。植物中的生物鹼(经常是防卫性化合物)根据定义是含有氮的,许多知名的含氮药物(比如咖啡因和吗啡)是生物碱或是合成的天然产物类似物,像许多植物生物碱一样用作于动物体内的神经传导物质的接收器上(例如合成苯丙胺)。 氮主要存在于所有的有机体的氨基酸(以及蛋白质)和核酸(DNA和RNA)之中。人类身体中的3%的重量都是氮元素构成的,其含量仅次于氧元素、碳元素和氢元素。氮循环是指氮元素从空气进入生物圈和有机化合物中然后再返回大气的转移过程。.

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沸石

沸石是一种含有水架状结构的铝硅酸盐矿物,最早发现于1756年。瑞典的矿物学家克朗斯提(Cronstedt)发现有一类天然铝硅酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象,因此命名为沸石(瑞典文:zeolit)。在希腊文中意为“沸腾的石头”。此后人们对沸石的研究不断深入。 沸石因成分不同分为方沸石(Na·H2O)和钙沸石(Ca·3H2O)。其含水量与外界温度及水蒸气的压力有关,加热时水分可慢慢逸出,但并不破坏其结晶构造。 晶体结构中有许多空腔(笼)和连接空腔的通道,水分子位于其中,可由通道运输。晶体和集合体形态及解理随着晶体结构的不同而异,一般呈浅色,玻璃光泽,硬度3-3.5,比重2.0-2.4。 沸石族矿物由低温热液作用形成,见于喷出岩,特别是玄武岩的孔隙中,也见于沉积岩、变质岩及热液矿床和某些近代温泉沉积中。 1932年,McBain提出了“分子筛”(Molecular sieve)的概念。表示可以在分子水平上筛分物质的多孔材料。沸石用作分子筛,可以吸取或过滤其他物质的分子。虽然沸石只是分子筛的一种,但是沸石在其中最具代表性,因此“沸石”和“分子筛”这两个词经常被混用。 除了天然产品外,也可由人工合成,人造沸石是:磺酸化聚苯乙烯,天然沸石:铝硅酸钠。.

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有机合成

有機合成是合成化學的一個分支,主要是經由各式各樣的有機反應來建構有機分子。和無機分子相比,有機分子通常在結構上複雜許多,包括官能基、立體化學、多環構造等結構性細節。現今有機合成已經發展成為有機化學一個十分重要的分支,也是製藥、生醫、材料等產業重要的基礎。有機合成中有兩個主要的領域:全合成與合成方法的研究。.

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晶体学

晶体学,又称结晶学,是一门以确定固体中原子(或离子)排列方式为目的的实验科学。“晶体学”(crystallography)一词原先仅指对各种晶体性质的研究,但随着人们对物质在微观尺度上认识的加深,其词义已大大扩充。 在X射线衍射晶体学提出之前(介绍见下文),人们对晶体的研究主要集中于晶体的点阵几何上,包括测量各晶面相对于理论参考坐标系(晶体坐标轴)的夹角,以及建立晶体点阵的对称关系等等。夹角的测量用测角仪完成。每个晶面在三维空间中的位置用它们在一个立体球面坐标“网”上的投影点(一般称为投影“极”)表示。坐标网的又根据不同取法分为Wolff网和Lambert网。将一个晶体的各个晶面对应的极点在坐标网上画出,并标出晶面相应的密勒指数,最终便可确定晶体的对称性关系。 现代晶体学研究主要通过分析晶体对各种电磁波束或粒子束的衍射图像来进行。辐射源除了最常用的X射线外,还包括电子束和中子束(根据德布罗意理论,这些基本粒子都具有波动性,参见条目波粒二象性),可以表现出和光波类似的性质)。晶体学家直接用辐射源的名字命名各种标定方法,如X射线衍射(常用英文缩写XRD),中子衍射和电子衍射。 以上三种辐射源与晶体学试样的作用方式有很大区别:X射线主要被原子(或离子)的最外层价电子所散射;电子由于带负电,会与包括原子核和核外电子在内的整个空间电荷分布场发生相互作用;中子不带电且质量较大,主要在与原子核发生碰撞时(碰撞的概率非常低)受到来自原子核的作用力;与此同时,由于中子自身的自旋磁矩不为零,它还会与原子(或离子)磁场相互作用。这三种不同的作用方式适应晶体学中不同方面的研究。.

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固態化學

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