Углерод, кремний, силикаты и материалы
Одни элементы дают резко разные свойства при изменении связей и дальнего порядка.
1. Структуры углерода
Углерод образует прочные ковалентные связи и множество аллотропов. В алмазе каждый атом тетраэдрически связан с четырьмя соседями в трёхмерной сети, что даёт твёрдость, высокую температуру плавления, электроизоляцию и хрупкость. В графите каждый атом связан с тремя соседями в плоском шестиугольном слое. Делокализованные электроны движутся внутри слоя, слабые силы между слоями позволяют скольжение. Графен — один такой лист: прочный и проводящий в плоскости.
2. Кремний и полупроводники
Кристаллический кремний имеет тетраэдрическую сеть, но между валентной зоной и зоной проводимости существует небольшая энергетическая щель. Тепловая энергия или контролируемое введение донорных и акцепторных атомов меняет число носителей заряда. Кремний не металл: проводимость ниже металлической и сильно зависит от температуры и легирования.