In een onbeperkte ruimte groeit een kristal door de toevoeging van materiaal aan het oppervlak, een proces dat bekend staat als kristalgroei of kristallisatie. Materiaal kan uit verschillende bronnen aan een kristal worden toegevoegd, waaronder:

- Damp :Kristallen kunnen uit de dampfase groeien wanneer de dampdruk van het materiaal de evenwichtsdampdruk van het kristal overschrijdt. Dit kan gebeuren wanneer een materiaal wordt verwarmd tot een temperatuur die hoog genoeg is of wanneer een oplosmiddel verdampt uit een oplossing die het materiaal bevat.

- Vloeistof :Kristallen kunnen ook uit een vloeibare fase groeien wanneer de concentratie van het materiaal in de vloeistof de evenwichtsconcentratie van het materiaal in het kristal overschrijdt. Dit kan gebeuren wanneer een materiaal wordt opgelost in een oplosmiddel en vervolgens het oplosmiddel langzaam wordt verdampt, of wanneer een materiaal wordt gesmolten en vervolgens langzaam wordt afgekoeld.

- Stevig :Kristallen kunnen zelfs groeien vanuit een vaste fase, hoewel dit een veel langzamer proces is dan groei vanuit de damp- of vloeibare fase. Dit kan gebeuren wanneer een materiaal wordt blootgesteld aan hoge druk of wanneer het wordt blootgesteld aan straling.

In al deze gevallen moet het materiaal dat aan het kristal wordt toegevoegd een vorm hebben die in het kristalrooster kan worden opgenomen. Als een kristal bijvoorbeeld uit een dampfase groeit, moet de damp bestaan ​​uit moleculen of atomen die in het kristalrooster kunnen passen. Als een kristal uit een vloeibare fase groeit, moet de vloeistof ionen of moleculen bevatten die in het kristalrooster kunnen passen.

Zodra het materiaal aan het oppervlak van het kristal is toegevoegd, moet het in de juiste roosterstructuur worden gerangschikt. Dit gebeurt door het proces van zelfassemblage, waarbij de materiële atomen of moleculen zichzelf spontaan rangschikken in de configuratie met de laagste energie. Dit proces kan worden ondersteund door de aanwezigheid van defecten in het kristalrooster, die kiemplaatsen kunnen opleveren voor de groei van nieuw materiaal.

De snelheid waarmee een kristal groeit hangt af van een aantal factoren, waaronder de temperatuur, druk en concentratie van het materiaal in de omgeving. De groeisnelheid kan ook worden beïnvloed door de aanwezigheid van onzuiverheden en andere defecten in het kristalrooster.