剛玉結構

剛玉結構是 α-氧化鋁（Al2O3）的歸宿，這是所有工程陶瓷中最重要者之一，也是藍寶石與紅寶石的歸宿，這兩種寶石就是被微量其他金屬染色的氧化鋁。它的化學式是 M2O3，每三個氧配兩個三價陽離子，而這個結構要解的難題是：當陽離子帶 3+ 電荷時，如何維持電荷平衡。

氧離子形成六方最密堆積排列，鋁離子填入八面體間隙，但關鍵轉折在於：它們只能填其中的三分之二。若鋁填滿每一個八面體間隙，化學式會是 AlO，正電荷太多；恰好填三分之二則得到 Al2O3 與完美的電中性。空著的那三分之一八面體位置以規律、重複的圖案排列，賦予晶體其菱面體對稱，其中鋁為配位 6、氧為配位 4。

α-氧化鋁是最硬、應用最廣的氧化物陶瓷：切削刀具、耐磨零件、火星塞絕緣體、電子基板、透明裝甲，以及摻鉻後成為第一批雷射所用的紅寶石。氧化鉻（Cr2O3）、赤鐵礦（Fe2O3）等也共用這種結構。誠實提醒：只有 α 形態的 Al2O3 才是剛玉；過渡型氧化鋁如 γ-氧化鋁具有相當不同、與尖晶石相關的結構，受熱時會不可逆地轉變為 α。