ЛАБОРАТОРНАЯ МЕБЕЛЬ ЛОИП, ЛАМО | ОФИЦИАЛЬНЫЙ ПРЕДСТАВИТЕЛЬ В МОСКВЕ

Кристаллы серебра могут расти со скоростью до 100 метров в секунду

Опубликовано: 01.10.2018 10:16
Популярная наука новостиЧистые металлы могут иметь сверхбыстрые темпы роста от их расплавов. Чистые кристаллы никеля, например, растут со скоростью, достигающей 70 м / с
Исследователи из Австралии обнаружили скрытый механизм предварительной организации, который позволяет кристаллам металла расти с жидкости на огромных скоростях без необходимости преодоления каких-либо энергетических барьеров.
 
«Еще в 1950-х и 60-х годах было установлено, что чистые металлы могут замерзать с огромными темпами», - говорит Питер Харроулл из Сиднейского университета. Охлажденный до температуры ниже нуля, серебро может кристаллизоваться со скоростью до 100 метров в секунду. Кажется, что атомы металла не требуют энергичного толчка, чтобы уловить себя в их кристаллическую структуру, в то время как диффузия в жидкостях требует поступления энергии, - кажущийся парадокс, поскольку оба процесса нуждаются в атомах, чтобы двигаться.
 
Как именно металлы справились с этой безбарьерной кристаллизацией, это был давний вопрос, который Харровелл и его команда решили заняться. Их вычислительное моделирование показало, что жидкость прямо перед поверхностью кристалла имеет локальный минимум энергии, который фактически является кристаллическим.
 
«В некотором смысле [растущий хрустальный интерфейс] позволяет отправить скрытую организацию в жидкость до своего собственного роста, которая предварительно организует жидкость и позволяет ей быстро разрушаться в кристаллическом состоянии», - объясняет Харровелл.
 
Разрушенная жидкость может принимать огромное количество возможных механизмов, небольшая часть которых на самом деле кристаллическая. «Таким образом, интерфейс [crystal] не должен выполнять много работы, все, что должно быть хорошо, - это выбрать из огромной библиотеки опций только одну структуру, которая соответствует ей», - говорит Харровелл. Этот процесс почти не требует ввода энергии, поскольку он раскрывает только то, что уже является частью репертуара жидкости.
 
«Это довольно необычная работа - исследователи определили ограничение скорости роста кристаллов и разрешили возникновение безбарьерного роста кристаллов», - говорит Шив Галасямани , изучающий неорганические материалы в Университете Хьюстона, США.
 
Кристальный рост, объясняет Галасямани, по-прежнему является процессом проб и ошибок. Лучшее понимание кристаллической кинетики могло бы помочь ученым получить доступ к материалам, таким как фтороборат бериллия калия (KBe 2 BO 3 F 2 ). Несмотря на огромную перспективность в создании глубоких ультрафиолетовых лазеров, до сих пор никто не мог выращивать кристаллы размером более 4 мм 2 , что затрудняло его применение.
 
Харроуэлл и его коллеги обнаружили, что некоторые расплавленные соли, такие как хлорид натрия, также могут быстро расти кристаллы. Однако безбарьерная кристаллизация, по-видимому, ограничивается простейшими гранецентрированными кубическими кристаллическими структурами. «Расширяя это до неметаллических, более сложных систем, это проблема», - говорит Галасямани. «Это будет сложно, но это выполнимо».