研究固體材料的宏觀性質及各種微觀過程的基礎為研究什麼？
晶體結構
表面處理，電鍍是一種常見的表面處理技術，是在製品的表面包覆一薄層的其他金屬，例如金、銀、鉻或鋅等， 一方面可以增加製品的抗蝕性，也可以使外形更加美觀。表面處理除了使用電鍍外，也可以使用熱噴塗，其製品在高溫下的性能會比電鍍要好。微觀結構中，金相學是研究金屬的微觀結構及巨觀結構的學科，是由英國冶金學家亨利·克利夫頓·索爾比開創。在金相學中，待測的試驗品平放並且拋光至鏡面的程度，再加入蝕刻液蝕刻，以顯露其結構。試樣一般會用光學顯微鏡或電子顯微鏡觀察，圖像的對比度可以提供其成份、機械性質及所作過的處理。現在的冶金學也常利用晶體學的X射線衍射或電子衍射來識別未知的材料，並了解試樣的晶體結構。量化晶體學可計算試樣中存在不同相的個數，也可以計算其應變的程度。
基因表現是用基因中的資訊來合成基因產物的過程。產物通常是蛋白質，但對於非蛋白質編碼基因，如轉運RNA和小核RNA，產物則是RNA。所有已知生物都通過基因表現來生成生命所需的高分子物質。基因表現的過程可分為轉錄、RNA剪接、轉譯、蛋白質的轉譯後修飾這幾步。基因表現調控控制細胞的結構與功能，同時也是細胞分化、形態發生及生物體的多功能性和適應性的基礎。不同的時間、不同的環境，以及不同部位的細胞，或是基因在細胞中的含量差異，皆可能使基因產生不同的表現。基因調節也可以作為進化變化的受質，因為基因表現的時間，位置和數量的控制可以對基因在細胞或多細胞生物體中的功能具有深遠的影響。在遺傳學中，基因表現是基因型產生表型的最基本的層次。
對於晶體結構的研究是研究固體材料的宏觀性質及各種微觀過程的基礎。專門研究分子結晶結構的科學稱為晶體學，經常應用在化學、生物化學與分子生物學。所謂的晶體晶格是可以經由平移或其他對稱操作後，仍可得到自己本身的晶格，一種典型的對稱操作是繞著通過晶格點的軸作旋轉，稱為一重、二重、三重、四重及六重對稱，其中以布拉菲晶格較常使用。布拉菲晶格在二維平面上有五種類型，斜晶格、正方形晶格、六角形晶、格矩形晶格、有心矩形晶格，但在矩形晶格正中間上有一晶格點，固有兩種繪法。布拉菲晶格在三維平面上有七大晶系，分別為三斜晶系、單斜晶系、斜方晶系、四方晶系、立方晶系、三方晶系、六方晶系。依照簡單、體心、面心及底心這四種類型，這七大晶系又總共可細分為14種晶格。
晶體結構是指晶體的周期性結構。固體材料可以分為晶體、准晶體和非晶體三大類，其中，晶體內部原子的排列具有周期性，外部具有規則外形，比如鑽石。勒內·茹斯特·阿羽依最早提出晶體的規則外型是因為晶體內部原子分子呈規則排列，比如鑽石所具有的完美外形和優良光學性質就可以歸結為其內部原子的規則排列。20世紀初期，勞厄發明╳射線繞射法，從此人們可以使用╳射線來研究晶體內部的原子排列，其研究結果進而證實了勒內的判斷。晶體內部原子排列的具體形式一般稱之為晶格，不同的晶體內部原子排列稱為具有不同的晶格結構。各種晶格結構又可以歸納為七大晶系，各種晶系分別與十四種空間格相對應，在宏觀上又可以歸結為三十二種空間點群，在微觀上可進一步細分為230個空間群。