Nello spazio illimitato, un cristallo cresce mediante l'aggiunta di materiale alla sua superficie, un processo noto come crescita dei cristalli o cristallizzazione. Il materiale può essere aggiunto a un cristallo da una varietà di fonti, tra cui:

- Vapore :I cristalli possono crescere dalla fase vapore quando la pressione di vapore del materiale supera la pressione di vapore di equilibrio del cristallo. Ciò può verificarsi quando un materiale viene riscaldato a una temperatura sufficientemente elevata o quando un solvente evapora da una soluzione contenente il materiale.

- Liquido :I cristalli possono anche crescere da una fase liquida quando la concentrazione del materiale nel liquido supera la concentrazione di equilibrio del materiale nel cristallo. Ciò può verificarsi quando un materiale viene sciolto in un solvente e quindi il solvente viene lentamente evaporato, oppure quando un materiale viene fuso e quindi raffreddato lentamente.

- Solido :I cristalli possono crescere anche da una fase solida, sebbene questo sia un processo molto più lento rispetto alla crescita dalla fase vapore o liquida. Ciò può verificarsi quando un materiale è sottoposto ad alta pressione o quando è esposto a radiazioni.

In tutti questi casi, il materiale aggiunto al cristallo deve essere in una forma tale da poter essere incorporato nel reticolo cristallino. Ad esempio, se un cristallo cresce da una fase vapore, il vapore deve essere composto da molecole o atomi che possano adattarsi al reticolo cristallino. Se un cristallo cresce da una fase liquida, il liquido deve contenere ioni o molecole che possano adattarsi al reticolo del cristallo.

Una volta che il materiale è stato aggiunto alla superficie del cristallo, è necessario disporlo nella corretta struttura reticolare. Ciò avviene mediante il processo di autoassemblaggio, in cui gli atomi o le molecole materiali si dispongono spontaneamente nella configurazione a energia più bassa. Questo processo può essere favorito dalla presenza di difetti nel reticolo cristallino, che possono fornire siti di nucleazione per la crescita di nuovo materiale.

La velocità con cui un cristallo cresce dipende da una serie di fattori, tra cui la temperatura, la pressione e la concentrazione del materiale nell'ambiente circostante. La velocità di crescita può essere influenzata anche dalla presenza di impurità e altri difetti nel reticolo cristallino.