Зародыши кристаллов двухмерные

Наиболее часто превращение кристаллической решетки совершается таким образом, что в различных местах старой решетки образуются зародыши кристаллов, способные к росту (см. 13.3). На рис. 9.19 показаны отдельные стадии превращения двухмерной модели. На рис. 9.19, а изображена решетка а-модификации с отдельными зародышами новой фазы на рис. 9.17,6 — промежуточная стадия в ходе процесса превращения, при этом заметны расширившиеся области р-модифика-ции. На рис. 9.19, в изображена решетка новой фазы с остатками, характерными для промежуточной стадии. Таким образом, образуется не единая кристаллическая решетка, а кристаллический порошок. Так, например, при переходе моноклинной серы в ромбическую наблюдается постепенное помутнение иголок, потому что в различных местах образуются зародыши ромбической структуры. [c.188]

Рис. 117. Двухмерный зародыш кристалла.

Если температура и концентрации двуокиси и трехокиси серы таковы, что устойчивой твердой фазой является сульфат ванадила, то адсорбированные на поверхности катализатора молекулы трехокиси серы могут отрывать атомы ванадия с поверхности кристаллов пятиокиси ванадия, образуя двухмерные зародыши кристаллов сульфата ванадила. В дальнейшем эти зародыши могут расти вглубь, поглощая двуокись и трехокись серы из газовой фазы. Этот процесс образования кристаллического сульфата ванадила уже не является промежуточной стадией каталитического процесса и сопровождается резким снижением скорости окисления двуокиси серы. [c.190]

Присутствие примеси твердой фазы ускоряет фазовое превращение именно потому, что работа зародышеобразования на поверхности меньше, чем работа образования зародыша в объеме раствора [2]. Причины уменьшения работы зародышеобразования связаны с механизмом взаимодействия частиц примеси с кристаллизующимся веществом. Если частицами твердой фазы являются мельчайшие затравочные кристаллики, то работа образования центров кристаллизации сводится к возникновению на гранях этих кристаллов двухмерных зародышей. Мы пока исключаем из рассмотрения случай, когда присутствие в системе кристаллов инициирует появление новых зародышей. Это особый случай вторичного зародышеобразования, о котором речь пойдет ниже. Если же примеси твердой фазы отличаются по своей природе от основного соединения, уменьшение работы образования зародыша происходит в результате прямого взаимодействия поверхности твердых частиц с молекулами или ионами переходящего в твердую фазу соединения. [c.54]

Согласно молекулярно-кинетической адсорбционной) теории частицы, образующие кристаллическую решетку, сначала адсорбируются на поверхности растущего кристалла, причем они сохраняют часть своей энергии и поэтому способны перемещаться по поверхности. Сталкиваясь друг с другом, они превращаются в двухмерные зародыши, которые, присоединяясь к кристаллической решетке, создают новый слой на поверхности кристалла. Для образования двухмерных зародышей необходимо достаточное пересыщение раствора, контактирующего с адсорбционным слоем. Имеется в виду, что адсорбционный слой образуется очень быстро и внешняя диффузия не лимитирует процесса роста. [c.245]

Теория послойного роста кристалла исходит из различной вероятности присоединения частиц к разным участкам кристаллической решетки. Неодинаковое пересыщение раствора у этих участков на грани кристалла способствует образованию двухмерных зародышей с последующим присоединением к ним одномерных зародышей и отдельных ионов (молекул). Это приводит к разрастанию зародыша по всей грани и к послойному ее росту — каждый новый слой образуется после завершения роста предыдущего слоя. Края незавершенных слоев — ступени — движутся при росте вдоль грани. Это так называемый тангенциальный рост, скорость которого значительно больше нормальной скорости роста [210]. [c.245]

Наличие дислокаций на гранях кристалла исключает необходимость образования двухмерных зародышей, и кристалл может расти при незначительной степени пересыщения у его поверхности, так как энергетический барьер, преодолеваемый для включения частицы в кристаллическую решетку в местах дислокаций, значительно ниже. [c.246]

Соответственно картину роста кристалла можно представить себе следующим образом. Первоначальными активными местами являются вершины углов и ребра кристалла. На этих местах и происходит прежде всего образование новых структурных элементов. Присоединение последующих структурных элементов происходит с большей легкостью, так как это соответствует присоединению их в положении 2. Наконец, когда на поверхности грани образовалась большая совокупность новых структурных элементов появляется возможность многократного присоединения их в энергетически наиболее выгодное положение / и образуется слой, который будет разрастаться, заполняя всю поверхность грани. Такое поверхностное образование называется двухмерным зародышем . Таким образом происходит послойный рост кристалла. Когда вся поверхность грани будет покрыта монослоем новых структурных элементов, возникает необходимость в создании нового двухмерного зародыша в следующем слое. [c.126]

Следует также учитывать возможное изменение состава раствора в непосредственной близости от растущей грани кристалла и влияние перемещивания электролита. Большинство этих факторов было принято во внимание в кристаллохимической теории электрокристаллизации металлов, разработанной К. М. Горбуновой и П. Д. Данковым [4], которая хорошо согласуется с опытными данными. Так, например, эта теория объясняет такие опытные факты как распространение по поверхности кристалла при послойном росте не монослоев, а толстых пакетов толщиной в десятки, сотни и даже тысячи атомов. Создание первоначального двухмерного зародыша протекает, в соответствии с этой теорией, на пассивированной грани, на которой выигрыш энергии может быть [c.127]

Следует иметь в виду, что для развития грани кристалла не всегда необходимо предварительное создание двухмерного зародыша. В тех случаях, когда металл осаждается на чужеродном электроде или на электроде из того же металла, но с сильно за-пассивированной поверхностью, происходит образование трехмерных зародышей. [c.128]

Если рост граней кристалла при электроосаждении происходит за счет образования двухмерных зародышей на металле, ионы которого разряжаются, то необходимо определенное минимальное скоп.я ние частиц на поверхности осаждения. Для описания свойств такой системы вводим понятие о краевом натяжении р, которое является аналогом поверхностной работы. Формула Томпсона, связывающая критический радиус зародыша с величиной пересыщения, в этом случае примет вид [c.239]

Молекулярно-кинетическая теория рассматривает процесс роста кристаллов как последовательное образование слоев молекул, нли так называемых двухмерных зародышей. Выделяющееся при этом количество энергии зависит от условий присоединения двухмерного зародыша к грани, допускающих три варианта 1) присоединение в торец ряда 2) образование нового ряда 3) присоединение [c.687]

Сопоставим скорости образования двухмерных зародышей алмаза и графита на грани (111) затравочного кристалла алмаза при различных пересыщениях, следуя работам [21, 22]. Грань (111) кристалла алмаза состоит из двух слоев атомов и представляет собой, гексагональную гофрированную сетку, проекция элементарного ребра которой на плоскость (111) имеет длину 1,44 А, т. е. довольно [c.26]

Величина а зависит от характеристик адатомов на поверхности. Мы считаем, что она остается одной и той же как для зародыша графита, так и для зародыша алмаза. Это предположение равносильно утверждению о существовании на поверхности кристалла своего рода двухмерного газа, в котором атомы, идущие на постройку зародышей алмаза и графита, совершенно неразличимы. Такое допущение в общем случае не представляется очевидным. [c.27]

Иначе обстоит дело с блокированием граней алмаза выделяю-Ш.ИМСЯ графитом, образующим на них трехмерные зародыши одинаково растущие как в толщину, так и в направлении граней. Образующиеся трехмерные зародыши графита, в отличие от двухмерных зародышей алмаза, не способны замостить грань одноатомным слоем графита, поэтому блокирование каждой грани происходит под совокупным действием кристаллических зародышей графита, последовательно образующихся и растущих на ней бок 6 бок. Вследствие этого время, по истечении которого процесс блокирования практически прекращает или в определенной степени замедляет эпитаксиальный рост алмаза, не зависит от размера кристалла и не укорачивается с его увеличением. Отсюда понятно, почему в наших опытах с большими кристаллами (3—4 мм) можно было получать большую линейную скорость роста, чем для порошков. [c.99]

Импульсный способ наращивания алмаза [91] был предложен в 1967 г. Он преследовал две цели избавиться от выделения графита и сделать поверхность алмазного кристалла как можно более активной. Первая цель достигается созданием периодического импульсного пересыщения, вторая — повышением температуры поверхности затравки до 2000° К. При создании импульсов пересыщения и пауз между ними образование и рост алмаза и графита будут протекать различно. Во время импульса пересыщения образуются критические зародыши алмаза и графита. Однако при этом зародыши алмаза продолжают уже имеющуюся подложку (автоэпитаксия ) и будут двухмерными. Зародыши графита, выросшие на чужеродной подложке, трехмерны уже в силу необходимости создания новой фазы. Работа образования трехмерных зародышей всегда больше работы образования двухмерных кроме того, надо учесть, что некоторые грани алмаза, например (100), могут расти без образования критического зародыша вообще. Поэтому число критических зародышей алмаза много больше числа критических зародышей графита. [c.103]

Чтобы на грани идеального кристалла с параллельными атомными плоскостями мог образоваться новый атомный слой (что равносильно росту кристалла в направлении, перпендикулярном плоскости этой грани), на этой грани сначала должен образоваться стабильный двухмерный зародыш нового слоя в виде группы определенным образом ориентированных атомов, образующих ступеньку (рис. 23). Энергия активации этого процесса чрезвычайно велика, поэтому для образования зародыша нужна очень высокая степень пересыщения раствора или расплава, поскольку ниже определенного критического значения пересыщения ( 25...50%) вероятность его возникновения чрезвычайно мала. После образования зародыша процесс застройки грани идет значительно легче [c.99]

Островок радиусом больше г станет разрастаться, а при меньших размерах сокращаться и ликвидироваться. Вероятность образования двухмерных зародышей на грани растущего кристалла является весьма чувствительной функцией пересыщения. Она оказывается ничтожной при малых степенях пересыщения. Теоретически показано, что для осуществления кристаллизации р/ро должно быть не менее 25... 50%. [c.375]

Процесс дальнейшего роста кристаллов может быть до некоторой степени аналогичен их образованию. Молекуле растворенного вещества, попадающей на наружную грань кристалла, как показано многими авторами легче присоединиться к последнему по этой грани, если на таковой уже имеется небольшой островок —двухмерный зародыш нового мономолекулярного слоя. Появление на свет подобного двухмерного зародыша связано с затруднением в образования периметра этого зародыша, обладающего избыточной свободной линейной энергией р. При этом, как и в трехмерном случае, будет существовать некоторый критический размер двухмерного зародыша зародыши меньших размеров неустойчивы и распадаются. [c.96]

По теории дислокаций при массовой кристаллизации решетка кристалла искажается за счет температурных градиентов у поверхности кристаллов, а также за счет адсорбции примесей. Наличие дислокаций в узлах кристаллической решетки исключает необходимость образования двухмерных зародышей — кристалл растет при незначительном пересыщении у его поверхности, так как энергетический барьер при включении частицы в решетку в месте дислокации значительно ниже. Существует так называемая блочная теория, которая объясняет рост кристаллов наличием агломератов или блоков субмикрокристаллов в пересыщенном растворе, представляющем собой структурованную гетерогенную систему. За счет блоков идет быстрый, но неравномерный рост граней кристаллов. [c.437]

Частный случай фазового перенапряжения — перенапряжение кристаллизации — отвечает процессу электрокристаллизацйи при катодном осаждении металлов. Образовавшиеся при разряде катионов атомы металла первоначально находятся в адсорбированном состоянии на поверхности катода (они называются ад-атомами). Перенапряжение кристаллизации вызывается торможением в стадии вхождения ад-атома в кристаллическую решетку. Согласно Фольмеру, процесс электрокристаллизации идёт в две стадии возникновение центров кристаллизации (кристаллических зародышей) и их рост. Центр кристаллизации — уплотнение атомов, вокруг которого начинается рост кристалла. Различают двухмерные (толщиной в один атом) и трехмерные (толщиной более одного атома) зародыши. [c.509]

В то же время известно, чги кристаллы pa iyi и при кр .и . малых (доли процента) пересыщениях. Это объясняют тем, что поверхность грани растущего кристалла не идеально плоская, а имеет различного рода впадины, микротрещины, изломы ит.д Другой механизм роста кристалла заключается в том, что п.ч-за некоторого винтового наруп(ения (винтоиой дмслокати ) на поверхности кристалла его дальнейший рост происходит как бы по винтовой лестнице, или по спирали (рис. 5.5, (5). Для роста кристалла путем присоединения частиц к постепенно продвигающейся спирали не требуется образования двухмерного зародыша, поэтому рост возможен при минимальных пересыщениях раствора. [c.248]

В реальных вяжущих системах процесс образования зародышей кристаллизации происходит на границах раздела фаз (поверхности исходных минералов, гидратов), поэтому значения удельной межфазной энергии уменьшаются, а скорость образования и рост зародышей кристаллизации возрастает. Уменьшение удельной межфазной энергии максимально, если поверхность границ фаз велика и энергетически ненасыщена, а создающий эти границы материал по своим кристаллохимическим характеристикам изоморфен выделяющейся фазе. В предельном случае, когда а=0, образование трехмерного зародыша новой фазы практически исключается, так как энергетически более выгодным становится рост кристаллов путем присоединения к готовым центрам кристаллизации плоских двухмерных зародышей, приводящий к срастанию отдельных кристаллов в прочный кристаллический сросток. [c.355]

Положения, развиваемые К. М. Горбуновой и П. Д. Данковым, отражают результаты микрофотопрафических исследований, представляющих процесс роста кристаллов посредством послойного образования двухмерных зародышей. Подробные исследования роста кристаллов были предприняты Р. Каишевым на примере серебра. Наблюдения показали, что кубические грани серебряных монокристаллов чаще всего растут спиральными фронтами. Условия роста спиралей можно менять, изменяя силу поляризующего тока. Было показано, что хотя истинная плотность тока остается практически постоянной при различных перенапряжениях, кажущаяся плотность тока возрастает с ростом перенапряжения за счет возрастания числа витков спирали. [c.366]

Прн гомог. образовании кристаллнч. зародышей (при затвердевании, кристаллизации из р-ра) их форма определяется условием Гиббса-Кюри минимума поверхностной энергии зародыша где у, и -соотв. уд. свободные поверхностные энергии и площади i-x граней кристалла. Этому условию отвечает соотношение Вульфа У(/А( = onst, где /г -расстояние i-й грани от центра кристалла. Зависимость ДО(Л,) при образовании крнс-таллич. зародышей сходна с выражением (1), но численные коэф. оказываются иными. Часто выражение (1) применяют и при рассмотрении образования кристаллич. зародышей, подразумевая под величиной у нек-рое усредненное (эффективное) зиачеине уд. поверхностной энергии зародыша. Прн гетерог. образовании кристаллич. зародышей важное значение имеет структурное соответствие зародыша и матрицы, на к-рой он образуется. Выделение кристаллич. фазы иа подложке с близкими параметрами их кристаллич. структуры наз. эпитаксиальным ростом. Как особый вид гетерог. 3. и. ф. можно рассматривать возникновение двухмерных зародышей при кристаллизации новых атомарных (молекулярных) плоскостей с высотой а, равной межплоскостному расстоянию. При этом для зародышей квадратной формы с длиной ребра I [c.163]

При малых пересыщениях зарождение и рост кристаллов протекают с меньшими скоростями. В этих условиях кристалл растет за счет присоединения отдельных ионов (или молекул) и двухмерных зародышей, его грани развиваются равномерно и форма приближается к совершенной. Наоборот, при больших пересыщениях раствора скорость роста кристаллов увеличивается в результате присоединения трехмерных зародышей (более толстых слоев) и микрообразований (блоков относительно большого размера). При этом увеличивается разность скоростей нарастания отдельных граней, и форма кристалла отклоняется от совершенной. Присоединение крупных блоков часто приводит к образованию разветвленных кристаллических агрегатов (дендритов) и к их загрязнению включенными прослойками маточника. С увеличением пересыщения раствора скорость роста кристаллов отстает от скорости образования зародышей (пересыщение расходуется преимущественно на образование новых зародышей), поэтому уменьшается средний размер образующихся кристаллов. Следовательно, для получения крупнокристаллического продукта приходится осуществлять процесс при малом пересыщении в ущерб производительности. На практике стремятся обычно к получению крупных и однородных кристаллов, так как они легче отделяются от маточного раствора путем фильтрации, а также удобнее для упаковки, хранения и дозирования. [c.688]

Эта скорость также рассматривается в теории роста кристаллов Фольмера—Каишева—Странского. При этом, несмотря на присутствие уже образовавшегося кристалла (затравки), на определенных стадиях роста граней в начале наращивания нового слоя кирпичной кладки скорость роста может лимитироваться необходимостью затраты работы образования двухмерного (плоского), толщиной в один атом, критического зародыша. При очень малом пересыщении атомами углерода вероятность образования таких зародышей так мала, что рост кристалла идет с запинками , подобно остановкам плохо смазанных поверхностей при скольжении. Однако на определенных участках поверхности кристалла рост может идти непрерывно, без запинок , ввиду того, что либо работа образования зародыша нового слоя кирпичной кладки равна нулю [например, в случае алмаза на гранях с индексами (100)], либо (как в случае винтовой дислокации на поверхности кристалла) никаких двухмер- [c.21]

Возникает естественно важный вопрос, почему нельзя вести наращивание алмазных порошков столь же высокими линейными скоростями. Одна из важнейших причин этого может быть разъяснена на основе теории роста кристаллов. Для появления каждого нового слоя атомов на грани алмаза большей частью нeoбxoди ra, чтобы сначала образовался двухмерный критический зародыш. Вероятность его образования за единицу времени пропорциональна площади, поэтому средний промежуток времени между образованием двух зародышей обратно пропорционален площади. Если за этот про.межу-ток времени вся грань успеет вымоститься монослоем атомов, то линейная скорость роста окажется равной частному от деления расстояния соседних атомных слоев на интервал времени между образованием двух критических зародышей. Если бы эта закономерность была безгранично применима, то линейная скорость роста, прямо пропорциональная площади граней, была бы пропорциональна квадрату линейных размеров кристалла. Однако этот закон справедлив с оговоркой. [c.98]

II минимально число свободных граней вновь образуемого зародыша. В пс-ложепин 2 число свободных граней нового зародыша будет иа одну больше, и поэтому больше работа его образования, и, следовательно, рост двухмерного кристалла в нап]>авлеиим 2 будет меиее вероятен, чем в направлении 1. Наконец, наименее вероятным направлением роста является направление 3. [c.26]

Взгляды М. Фольмера на механизм роста кристаллов получили развитие в работах И. Странского, по мнению которого рост двухмерных зародышей происходит путем присоединения к ним целых периферийных рядов — одномерных зародышей. Если оседающий одномерный зародыш не в состоянии заполнить все ребро двухмерного зародыша, на нем образуется трехмерный угол, который является наиболее активным местом растущего кристалла (рис. 105). К трехгранным углам (положение 1) могут непосредственно присоединяться уже отдельные ионы (молекулы или атомы), так как при этом выделяется больше энергии, чем при попадании частицы в двухгранный угол (положение 2) или садиться на плоскую поверхность (положение <5). При оседании частицы в трехгранный угол он исчезает, но рядом возникает точно такой же новый, куда и садится следующая частица, и т. д., пока цепочка не дойдет до края кристалла и трехгранный угол не исчезнет. После разраста- [c.365]

При свободной электрокристаллиза-ции новые адсорбирующиеся атомы а электроосаждаемого металла могут с одинаковой степенью вероятности диффундировать в двухмерном пространстве как к зародышу К,, так и к зародышу К2, вступая в кристаллические решетки. Однако кристаллические зародыши легче всего образуются на углах и ребрах растущих кристаллов, так как на этих местах отмечается наибольшее сгущение линий электрического поля. Поэтому степень заполнения разных граней кристаллов атомами или ионами металла неодинакова, и энергия образования кристаллических зародышей, или перенапряжение электрокристаллизации является функцией индексов граней. [c.35]

Поверхностная диффузия должна быть особенно большой, при высоких скоростях растворения сплава. Если атомы В не успевают занять вакантные места, в кристаллической решетке поверхностных слоев может происходить ковденса ция вакансий, а затем и образование- трещин. Это явление наблюдается, например, в анодном растворении Ае,Аи-спла-, ВОВ при потенциалах, выше критических [82, 83]. В том слу- чае, когда концентрация компонента А в сплаве очень вы сока, атомы В не способны к образованию сплошного поверхностного слоя диффундируя по поверхности, они вначале агрегатируются в двухмерные, а затем и в трехмерные зародыши новой фазы В°. В результате на поверхности растворяющегося сплава формируются отдельные кристаллы собственной фазы положительного компонента — имеет мес- то СР с фазовым превращением [15, 91, 101, 121]. - [c.133]

Для полной реализации такого механизма требуется преодоление небольшого порогового переохлаждения, ниже к-рого скорость роста ничтончно мала. Как показали эксперименты на салопе и галлии, величина таких пороговых переохлаждений при росте из расплава составляет 0,5—1,5 С, а при К. из раствора пороговые пересыщения достигают 50—100%. В процессе роста кристалл может содержать винтовые даслокациа. Выход такой дислокации на поверхность грани характеризуется наличием спиралевидной ступеньки, закрученной вокруг оси дислокации. Из-за геометрических св-в такая ступенька не мо>кет зарастать (и нет необходимости в образовании двухмерных зародышей), а увеличение кристалла происходит присоединением атомов к ее торцу. Рост кристалла с винтовой дислокацией характеризуется параболической кинетикой = [c.660]

Если кристалл является совершенным и ограничен гладкими плотноупакованными гранями [22], то образование каждого нового молекулярного слоя инициируется процессом образования плоского зародыша на поверхности [23], а образование каждого нового ряда молекул в слое может потребовать затраты энергии активации [24]. Поверхностный критический зародыш представляет собой небольшой островок из k молекул, расположенный на последней завершенной плоскости решетки и находящийся в метастабильном равновесии с пересыщенной фазой. Диаметр поверхностного зародыша (рис. 4) и пересыщение рх/рхоо связаны между собой двухмерным уравнением Гиббса — Томсона [c.221]