kidekasvun

Kidekasvu on prosessi, jossa kiteen koko ja muoto kasvavat säännönmukaisesti. Yleensä kidekasvu alkaa, kun ainetta siirtyy kasvupinnalle liuoksesta tai sulasta aineesta ja integroituu lattice- rakenteeseen. Prosessia säätelevät sekä termodynaaminen ajatus (mitä tilaa järjestelmä hakeutuu) että kineettinen kulku (kuinka nopeasti molekyylit liittyvät kiteeseen). Kidekasvun hallinta on ratkaisevaa monissa teollisissa ja tieteellisissä sovelluksissa.

Nucleaatio on ensimmäinen kriittinen vaihe. Se voi tapahtua homogeenisesti, jolloin kiteen nuppua muodostuu suoraan liuoksesta, tai heterogeenisesti, jolloin kasvun aloittaa jokin pinnan tai epäpuhtauden tarjoama nefriini. Sekä nucleaatio että kasvu vaativat ylikuuluuntunutta tilaa (supersaturation), jonka määrä sekä lämpötila, paine ja sekoitus vaikuttavat. Kasvuvauhti määräytyy suurelta osin liikkeeseen joutuvan aineen määrän ja kasvupinnan reaktiokeskusten välisestä tasapainosta; suurempi ylikyllästys nopeuttaa kasvua, mutta voi samalla johtaa useampien pienempien kiteiden muodostumiseen.

Kidekasvussa syntyy erilaisia kasvu- ja muotokäyrä (kidehabit), jotka määräytyvät kiteen rakenteen sekä kasvupinnoilla olevan epäpuhtauden ja lisäaineiden vaikutuksesta. Dislokaatioilla ja spiralikasvulla voi olla merkittävä rooli, ja kasvun suuntautuminen määräytyy usein kriittisten kasvupintojen energian minimoimiseksi. Prosessiin voi vaikuttaa lisäaineet, lämpötilan gradientit sekä ratkaisevasti also Ostwaldin kypsyminen, jossa suuremmat kiteet kasvavat pienempien kiteiden kustannuksella.

Kidekasvulla on keskeinen rooli monissa sovelluksissa, kuten kemiallisessa puhdistuksessa, lääkeaineiden kiteytyksessä, elintarvikkeiden kristalloinnissa sekä puolijohde- ja materiaalitekniikassa. Kontrolloimalla ylikuuluuntuneisuutta, kasvupintojen omia ominaisuuksia ja lisäaineita voidaan vaikuttaa kiteiden koon, muodon ja puhtauden hallintaan. Tutkimus ja teollinen luenta kidekasvussa tähtäävät toistettaviin, puhtaisiin ja haluttuihin kiteyhdistelmiin.