nucleierten

Der Begriff Nukleation beschreibt den Prozess, durch den in einem System eine neue Phase oder Struktur entsteht. Das Partizip Perfekt „nukleiert“ bzw. die Adjektivformen wie „nukleierte“ oder „nukleierten“ werden verwendet, um Systeme zu kennzeichnen, in denen diese Kernbildung stattgefunden hat. So spricht man von nukleierten Kristallen oder nukleierten Tropfen, wenn ein Kern entstanden ist und das weitere Wachstum folgt.

Es gibt verschiedene Nukleationswege: Homogene Nukleation erfolgt ohne Fremdoberflächen; heterogene Nukleation nutzt Oberflächen oder Grenzflächen, oft erleichtert durch Verunreinigungen oder Substrate. Die Art des Nukleationswegs beeinflusst die erforderliche Übersättigung bzw. Unterkühlung, die Polarität der Flüssigkeit und die Oberflächenenergie.

Der Entstehungsprozess wird durch eine Energiebarriere und die kritische Kerngröße bestimmt. Übersättigung, Unterkühlung, Oberflächenenergie und Diffusion beeinflussen die Nukleationsrate. Einmal gebildete Kerne wachsen typischerweise durch Anlagerung weiterer Moleküle an ihrer Oberfläche, bis sich eine dominante Phase etabliert. Die Begriffe spielen eine zentrale Rolle bei der Vorhersage, wann und wie schnell Kristalle, Tropfen oder Partikel entstehen.

Anwendungsbeispiele finden sich in der Materialwissenschaft (Kristallisation von Metallen, Polymeren), der Chemie (Kristallbildung aus Lösungen), der Meteorologie (Bildung von Eiskristallen in Wolken) und der Pharmazie (Herstellung kristalliner Wirkstoffe). In der Forschung dienen Nukleationstheorien dazu, die Abhängigkeiten von Temperatur, Druck und Konzentration zu erklären und Prozesse zu steuern.

Methoden der Untersuchung umfassen Mikroskopie, Kalorimetrie, Röntgendiffraktometrie und dynamische Lichtstreuung; theoretische Beschreibungen basieren auf der Klassischen Nukleationstheorie.