Kjernedannelse

Kjernedannelse, ofte kalt nucleasjon, er den innledende fasen i dannelsen av en ny fase eller struktur i et materiale eller system. En kjernedannelse innebærer at små aggregater av atomer eller molekyler når en kritisk størrelse og blir det stabile sentrum rundt hvilket en ny fase kan vokse.

Det forekommer i to hovedformer: homogen kjernedannelse, som skjer i et jevnt medium uten fremmedpartikler, og heterogen kjernedannelse, som skjer ved eller på overflater, grenseflater eller urenheter som senker energibarrieren for dannelse av en ny fase.

Etter at en kjerne har dannet seg, vokser den ved at atomer eller molekyler diffunderer og avsetter seg på kjernen. Veksten påvirkes av temperatur, metning eller underkjøling, konsentrasjon og diffusjon, samt av tilstedeværelsen av overflater eller urenheter som fungerer som frø.

I geovitenskap brukes kjernedannelse også om planetarisk differensiering, der metaller med høy tetthet som jern og nikkel sanker mot sentrum og danner en kjernemasse, mens silikatmantelen blir værende rundt. Dette har hatt avgjørende betydning for geodynamo og jordens struktur og magnetfelt.

I materialvitenskap er kjernedannelse sentral for kontroll av krystalldriv og kornstørrelse ved prosesser som smeltkrystallisasjon, legering, annealing eller seeding. Å fremme heterogen kjernedannelse ved overflater kan føre til en fin kornstruktur og forbedrede mekaniske egenskaper.