结晶过程使粒子形成具有规则排列的固体：氯化钠晶体由离子延展排列而非独立盐分子组成

盐晶体的化学计量反映电荷平衡与结构要求。氯化钠晶体由离子延展排列而非独立盐分子组成。石英属于具有延展共价结构的重要矿物。晶体的各向异性来自不同方向的结构差异。某些晶体沿特定方向容易发生规则解理。布拉格关系联系衍射角与晶面间距。粉末衍射图样可以辅助鉴定晶相组成。单晶衍射有助于解析原子的三维排列。

金属有机骨架由金属节点与有机配体构成。晶体中的缺陷也可能创造有用的催化位点。固溶体中一种组分进入另一种晶体的结构。置换固溶与间隙固溶具有不同占位方式。相分离会使材料形成组成不同的空间区域。合金热处理通过改变组织结构调节性能。淬火常借助快速冷却保留非平衡组织。退火可以降低部分内应力并改变微观结构。

析出强化依赖第二相颗粒阻碍位错运动。颗粒尺寸过度长大可能降低部分强化效果。固体中的扩散通常通过空位或间隙机制进行。固体原子的扩散在较高温度下往往明显加快。晶体表面与内部原子具有不同的配位环境。表面重构可以降低晶体表面的自由能。晶体结构与化学组成需要共同用于解释性质。材料加工历史可能使同组成样品表现不同。

非晶固体的衍射图样通常缺少尖锐长程周期峰。玻璃缺少普通晶体那样的长程周期结构。玻璃在日常时间尺度内属于固体材料。陶瓷通常由无机非金属材料经加工形成。烧结使颗粒在高温下通过扩散等过程结合。粉末粒径会影响烧结速度与最终孔隙结构。多孔材料具有较大内部界面和特殊输运性质。沸石的规则孔道可用于吸附和分子筛分离。