1.晶體與非晶質體
晶體是人類日常生產生活中隨時可見的壹種物質，我們廚房裏的食鹽、冰糖、刀叉、陶碗，冬天的冰雪，大地裏的土壤和巖石，工廠裏的許多固體化學藥品等，都是由晶體組成的。我們的古人對晶體的認識是從具有幾何多面體外形且透明的水晶（石英SiO2，圖1-1a）開始的，之後又將天然產出的具有幾何多面體外形的固體，如圖1-1所示的方解石和黃鐵礦等，均稱為晶體。顯然，這種認識並不全面。例如，石英在自然界既可以呈多面體形態的水晶產出，也可以呈外形不規則的顆粒狀生成於巖石之中。這兩種形態的石英，其成分、物性和內部結構等並無不同。因此，僅僅從有無規則幾何多面體的形態來區分是否為晶體，不能反映晶體的內在本質。
盡管如此，人們在實踐中也逐漸認識到，只要具備良好的生長條件，特別是空間條件，所有晶體都能自發地長成規則的幾何多面體。這種現象必然與其內部結構有關，由此推測晶體是由呈平行六面體的小塊堆積而成的，具有格子構造。1912年，德國物理學家勞埃（M.V.Laue）利用X射線衍射分析技術測定了石鹽的晶體結構，後來人們又對大量晶體進行了X射線衍射分析，從而證明，壹切晶體，無論外形如何，其內部質點（原子、離子或分子）都是作規律排列的。這種規律表現為，質點在三維空間作周期性的平移重復，從而構成了所謂的格子構造。20世紀末期這壹認識更得到透射電子顯微鏡的直觀證明。下面以石鹽（NaCl）的晶體結構為例，來說明晶體內部質點的排列規律。
圖1-2表示從石鹽內部結構中割取出來的由Cl-離子和Na+離子堆積而成的立方體小塊。其中的Cl-離子和Na+離子沿立方體小塊的棱方向以0.5628nm的間隔交替排列，而在立方體的面對角線方向上各自以0.3978nm的相等間隔連續排列；在其他任何方向上，雖然離子的具體排列方式和間隔各有不同，但無不以壹定的間隔周期重復出現，從而構成立方體格子構造。石鹽之所以能在壹定條件下生長成規則的立方體外形，就是由它內部的這種格子構造所決定的。
圖1-1 具幾何多面體外形的晶體
圖1-2 石鹽的晶體結構
對於其他任何壹種晶體而言，情況都是類似的：無論外形是否規則，它們的內部質點在三維空間都有規律地呈周期性平移重復排列而形成格子狀構造，這是壹切晶體所***有的性質。所不同的僅僅是，不同的晶體，它們的質點種類不同，排列的方式和間隔大小相應地也就不同罷了。
晶體的上述特性，反映了晶體與呈其他狀態物體之間的根本區別。因此，晶體（crystal）的現代定義是：晶體是內部質點在三維空間呈周期性平移重復排列而形成格子構造的固體。相應地，內部質點在三維空間成周期性平移重復排列的固態物質，便稱為結晶質。習慣上，有時仍然將“晶體”這壹名稱專門用以指具有幾何多面體外形的晶體，而將不具幾何多面體外形的晶體稱為“晶粒”或“晶塊”。
非晶質體是與晶體相對立的概念，它也是壹種固態物質，但內部質點在三維空間不成周期性平移重復排列。非晶質體與晶體在結構上的差異，可從圖1-3所示晶體和玻璃中質點的平面分布看出：在晶體（圖1-3a）中，壹種質點（黑點）周圍的另壹種質點（小圓圈）的排列相同，即每個黑點都被分布於三角形頂點的三個圓圈所圍繞，而每個圓圈均居於以兩個黑點為端點的直線中央。這種質點局部分布的規律性叫做近程規律或短程有序（short range order）。不僅如此，晶體中每個質點（黑點或圓圈）在整個圖形中都各自呈現有規律的周期性平移重復，把周期重復的點用直線聯結起來，可獲得平行四邊形網格。可以想象，在三維空間，這種網格將構成空間格子。這種質點排布方式在整個晶體中貫穿始終的規律稱為遠程規律或長程有序（long range or-der）。在非晶質體如玻璃體（圖1-3b）中，質點雖然可以是短程有序的（每個黑點為三個圓圈圍繞），但不存在遠程規律，與液體的結構相似。
在壹定的條件下，晶體和非晶質體是可以相互轉化的。例如，由巖漿快速冷凝形成的非晶態的火山玻璃，在以後的地質年代中，通過其內部質點極其緩慢的自發的擴散、調整過程而趨於規則排列，實現由非晶態逐漸向結晶態的轉化。該過程以首先形成壹些細小而狀如苔蘚、毛發或花瓣的所謂雛晶（圖1-4）開始，而後逐漸長大，最終變成晶質礦物。這種由非晶質體經調整其內部質點的排列方式而向晶體轉變的作用，我們稱之為脫玻化（devitrification）或晶化（crystallizing）作用。相反的變化，即晶體因內部質點的規則排列遭受破壞而向非晶質體轉化的作用，則稱為玻璃化（vitrification）或非晶化（non-crystallizing）作用。例如壹些含放射性元素的礦物，由於受到放射性蛻變時所發出的a射線之作用，晶格遭到破壞而轉變為非晶態的“變生礦物”，但仍可保持原來的幾何多面體外形。
圖1-3 晶體（a）與玻璃（b）中質點平面分布示意圖
（據潘兆櫓等，1993）
圖1-4 火山玻璃脫玻化而成的花瓣狀雛晶
（據路鳳香等，2001）
應當指出的是，晶體由於其內部質點都呈規律排列而處於平衡位置，其內能為最小，因而相對於同種物質的不同物態而言，它是最穩定的，所以，玻璃化作用的發生，肯定地總是與能量的傳入和物質成分的變化相聯系的；但脫玻化作用則完全可以自發進行。
正因為晶體是最穩定的，因而其分布極為廣泛，除自然生成的礦物外，許多食品、生活用品、化工制品等都是晶體。天然晶體形態多樣，大小懸殊，大者可重達百噸，直徑達數十米；小的則僅幾個微米甚至若幹納米大小，需借助顯微鏡甚至電子顯微鏡或X射線分析才能識別。相比之下，非晶質體在自然產出的物質中僅有像琥珀、樹脂、瀝青、火山玻璃、水鋁英石幾種以及少數變生礦物（如褐釔鈮礦、褐簾石等），在非天然物質中也只有諸如玻璃、塑料等少數幾種，這與非晶質體的不穩定性是密切相關的。
2.準晶體
1984年，Shechtman和Cahn，以及我國學者葉恒強和郭可信等人分別在急冷凝固的Al12Mn和（Ti1.9V0.1）2Ni合金中各自獨立發現了壹種質點分布呈短程有序和非整周期平移重復的新的凝聚態物質。後來，人們在許多合金中發現具有類似性質的物質，它們具有傳統結晶學中不存在的5次或6次以上如8次、10次、12次等旋轉對稱（圖1-5）。這種特殊的固體被稱為準晶體。起初，人們認為準晶體是在結構上介於非晶體和晶體之間的壹類固體，但其結構形式壹直不甚明了。目前，人們趨向於認為：準晶體（quasicrystal）是質點的排列符合短程有序，有嚴格的位置序和自相似分形結構但不體現周期平移重復，即不存在格子構造的壹類固體。
圖1-5 具5次（a）和10次（b）對稱軸的準晶體結構圖
（據彭誌忠，1988）