Зародышевые кристаллы и ускорение роста кристаллов.
Seed crystal
Выращивание кристаллов: что такое затравочный кристалл и как он используется в лаборатории для получения крупных кристаллов. Промышленное применение и теория роста.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Небольшой фрагмент монокристалла, используемый для инициирования роста большего кристалла.
Small piece of a single crystal used to initiate growth of a larger crystal
Затравочный кристалл – это небольшой фрагмент монокристаллического или поликристаллического материала, из которого в лабораторных условиях выращивают крупный кристалл, как правило, того же материала. Используемый для воспроизведения материала, затравочный кристалл стимулирует рост, избегая медленной и непредсказуемой природы естественного роста кристаллов, и позволяет осуществлять производство в масштабах, подходящих для промышленности.
A seed crystal is a small piece of single crystal or polycrystal material from which a large crystal of typically the same material is grown in a laboratory. Used to replicate material, the use of seed crystal to promote growth avoids the otherwise slow randomness of natural crystal growth and allows manufacture on a scale suitable for industry.
Кристальное увеличение
Большой кристалл можно вырастить, погружая затравку в пересыщенный раствор, в расплавленный материал с последующим охлаждением, или путём роста на поверхности затравки, направляя над ней пар вещества, из которого выращивается кристалл.
The large crystal can be grown by dipping the seed into a supersaturated solution, into molten material that is then cooled, or by growth on the seed face by passing vapor of the material to be grown over it.
Теория
Теория, лежащая в основе этого эффекта, предположительно, связана с физическим межмолекулярным взаимодействием, возникающим между соединениями в пересыщенном растворе (или, возможно, в паре). В растворе высвобожденные (растворимые) молекулы (растворенное вещество) свободно перемещаются в хаотичном потоке. Этот хаотичный поток допускает возможность взаимодействия двух или более молекулярных соединений. Такое взаимодействие может усиливать межмолекулярные силы между отдельными молекулами и формировать основу для кристаллической решетки. Добавление затравочного кристалла в раствор ускоряет процесс перекристаллизации, устраняя необходимость в случайных молекулярных столкновениях или взаимодействиях. Вводя уже готовую основу целевого кристалла, на которой происходит рост, межмолекулярные взаимодействия формируются гораздо легче и быстрее, чем при полагании на хаотичный поток. Часто этот фазовый переход от растворенного вещества в растворе к кристаллической решетке называют нуклеацией. Таким образом, засев снижает время, необходимое для нуклеации в процессе перекристаллизации.
The theory behind this effect is thought to derive from the physical intermolecular interaction that occurs between compounds in a supersaturated solution (or possibly vapor). In solution, liberated (soluble) molecules (solute) are free to move about in random flow. This random flow permits for the possibility of two or more molecular compounds to interact. This interaction can potentiate intermolecular forces between the separate molecules and form a basis for a crystal lattice. The placement of a seed crystal into solution allows the recrystallization process to expedite by eliminating the need for random molecular collision or interaction. By introducing an already pre formed basis of the target crystal to act upon, the intermolecular interactions are formed much more easily or readily, than relying on random flow. Often, this phase transition from solute in a solution to a crystal lattice will be referred to as nucleation. Seeding is therefore said to decrease the necessary amount of time needed for nucleation to occur in a recrystallization process.