结晶机制

[拼音]:jiejing jizhi

[英文]:crystallization mechanism

又称晶体生长机制,是晶体生长过程的微观规律。从巨集观角度看,晶体生长可认为是热量和质量在结晶介面上的输运过程;从微观角度看,则可以看作原子、分子或其他结晶单元从流体中贴附到晶体介面上的现象。因此,关于结晶机制的研究逐渐发展成为关于晶体介面结构和介面动力学的研究。

二维成核结晶机制

1927年前后德国科学家W.科塞尔和保加利亚科学家I.N.斯特兰斯基建立和发展了二维成核的吸附层理论。根据热力学理论,原子或分子必然要贴附到结晶体表面亲和力最大的位置。因为此处有三个键拉著吸附的原子或分子,如图1

中A处,因该处可受到三个面的键力,吸附时放出能量使体系稳定化。当一层结晶层铺满晶面后,必须在结晶面上形成一个新的二维晶核,才能继续生长。这就是二维成核结晶的概念。虽然这个概念在早期的经典理论中已为学者所承认,但是按照二维成核机制算出的过饱和度或过冷度需要很高,而实际上由水溶液中生长出的或由气相中生长的晶体并不要求这样高的过饱和度,这是这种机制所不能解释的。

螺旋位错生长机制

是1949年英国晶体学家F.C.夫兰克等提出的,其要点在于生长台阶是由位错的螺旋组成部分与结晶面相截而产生的。当原子或分子沿螺旋面生长时,台阶捲成螺线而不消失(图2、3),因此并不需要新的台阶,从而解决了晶体能在较低的过饱和度下生长的问题。

目前结晶机制方面的理论和实验仍在不断地发展,例如利用计算机和蒙特卡罗法来模拟原子和分子如何落在晶体介面上,有助于这方面的理论研究,也解决了不少实际问题。

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