Nucleatiepunten

Nucleatiepunten zijn specifieke locaties waar een nieuwe fase begint te vormen in een systeem dat onder dergelijke omstandigheden verkeert, zoals bij supersaturatie of onderkoeling. Ze fungeren als kiempunten voor nucleatie en verlagen de energiebarrière die nodig is om een stabiele kern van de nieuwe fase te vormen.

Er bestaan twee hoofdtypes van nucleatie. Bij homogene nucleatie gebeurt de vorming van de kern in het bulkvolume zonder ondersteuning van een oppervlak. Bij heterogene nucleatie gebeurt dit aan een grensvlak of op onzuiverheden, zoals wanden, korrelpunten, stofdeeltjes of contactoppervlakken. Heterogene nucleatie is doorgaans sneller omdat het oppervlak een sjabloon biedt en de opbouwende kern minder energie hoeft te investeren.

Factoren die nucleatie beïnvloeden, omvatten de mate van supersaturatie of onderkoeling, temperatuur en druk, evenals de aanwezigheid van defecten en onzuiverheden. Structuren zoals korrelgrenzen, dislocaties en stofdeeltjes vormen vaak effectieve nucleatiepunten, doordat zij een lagere energiekost bieden voor de initiatie.

Toepassingen en voorbeelden: in kristallisatieprocessen van zouten of polymeren worden kristallen vaak gestart op onzuiverheden of op het contactoppervlak, wat de kristalgrootte en -vorm beïnvloedt. In de meteorologie spelen condensatiekernen op aerosolpartikels een sleutelrol bij wolkvorming. In de metallurgie bepaalt de aard en distributie van nucleatiepunten de korrelstructuur en daarmee mechanische eigenschappen van het materiaal. Het beheer van nucleatiepunten is daarom essentieel in zowel industriële processen als fundamenteel onderzoek.