Estrutura e Propriedades da Matéria
Todas as coisas, vivas ou não, são feitas de átomos. Estes átomos são compostos por um núcleo, positivamente carregado, e elétrons, negativamente carregados, que orbitam de maneira estável o entorno do núcleo. Cada material é formado por ligações entre diferentes átomos, e suas propriedades dependem de quais são esses átomos e como eles se organizam no espaço.
A forma como os átomos de uma substância se distribuem no espaço define a distribuição dos elétrons ao longo do material – sua estrutura eletrônica – e é dessa estrutura que dependem as propriedades macroscópicas de um material – se ele será rígido ou maleável, opaco ou transparente, ou ainda condutor, semicondutor ou isolante. Por exemplo, dois materiais com propriedades completamente distintas, como o diamante e o grafite, são compostos pelos mesmos átomos de carbono. A única diferença é a distribuição desses átomos no espaço.
Para se investigar as propriedades de diversos materiais é preciso conhecer os átomos que os compõem e como estão distribuídos e da mesma forma como usamos a luz visível para observar as propriedades macroscópicas das coisas, sua forma e cor, é possível utilizar as diversas outras ondas eletromagnéticas para investigar a estrutura, a composição e as propriedades das coisas na escala microscópica, como ferramentas de muito maior precisão do que nossos olhos.