Preguntas tales como: ¿por qué un metal es más resistente que un plástico? ¿por qué un plástico no se rompe tan fácilmente? o, ¿por qué un cerámico se fractura de manera súbita? tienen su respuesta en la forma como sus átomos se encuentran químicamente unidos (ver tabla). A su vez, los enlaces dan forma a la estructura microscópica (escala intermedia) y es a esta escala que aparece un nuevo campo de estudio en el área de los materiales surgido poco después del descubrimiento de los rayos X: la cristalografía, dividida en estructural y química cristalográfica.*

Se describe como materiales cristalinos aquellos sólidos cuyos elementos constitutivos se repiten de manera ordenada y paralela, y cuya distribución en el espacio presenta ciertas relaciones de simetría. Así, la propiedad característica y definitoria del medio cristalino es ser periódico, es decir, que a lo largo de cualquier dirección, y dependiendo del rumbo elegido, la materia que lo forma se halla a distancias específicas y paralelamente orientadas.

En cuanto a los metales, éstos exhiben estructuras cúbicas y hexagonales, mientras que los materiales con enlaces iónicos como los cerámicos típicamente forman estructuras cristalinas más complejas, ya que existe más de un tipo de átomos presentes en sólidos iónicos (figura 2).

La situación para los polímeros es muy diferente. En 1920, el químico orgánico alemán Hermann Staudinger, fascinado por las propiedades aparentemente únicas de los polímeros, comenzó a investigar su comportamiento y características químicas. Su investigación indicaba que los polímeros están compuestos por largas cadenas de moléculas de varias unidades químicas idénticas o muy similares. Entre otros hallazgos, se estableció que los polímeros no forman cristales como los metales y cerámicos.

Debido a las largas cadenas poliméricas, el ordenamiento implica el pliegue estratégico de su estructura para formar cristales (figura 3). Aunado a esto, se determinó la existencia de zonas sin los pliegues; estas secciones son consideradas como zonas amorfas.