Hvordan er Crystals Grown?

Krystaller og Crystal Vekst

Krystaller oppstår når atomer eller molekyler arrangere seg i en stiv strukturell mønster, som danner tre-dimensjonale former, som terninger eller oktaeder. Disse figurer feste til hverandre og stable lett, å bygge opp til en krystallinsk struktur. Naturligvis er krystaller gjort når magma samhandler med mineraler dypt i bakken, eller når det er varmt vann kombinerer med mineraler nær områder med vulkansk aktivitet. Disse naturlige krystaller ofte ta lang tid å danne, og er verdsatt for sine urenheter, som gir farge og variasjon til krystall. Krystaller kan være laget av mange forskjellige stoffer, og vanlige eksempler varierer fra alle typer av kvarts til vanlig bordsalt.

Visse typer av krystaller som er svært nyttig for bransjer, spesielt silisiumkrystaller, som brukes til å lage mikrobrikker. Fordi slike krystaller forekommer sjelden i naturen og kommer med feil som gjør dem ubrukelige i de fleste moderne applikasjoner, blir brukt en rekke ulike prosesser for å vokse krystaller i laboratorier og fabrikker. Noen krystaller, som mange varianter av kvarts, er dyrket for dekorative formål, mens syntetiske diamanter og enda sjeldnere krystaller dyrkes for sine unike optiske og fysiske kvaliteter. Den gren av vitenskapen håndtere krystallstruktur og vekst er kjent som solid state kjemi.

Amateur Crystal Vekst

Det finnes flere enkle eksperimenter som brukes i klasserom for å vise hvordan krystaller dyrkes syntetisk. For yngre elevene, er en vannløsning inneholdende oppløste alun eller salt fordampet, noe som fører mineralene å samles i krystallmønstre som vannet går, noe som skaper en kimkrystall som så kan suspenderes i en lignende løsning. Kimkrystaller er spesielt nyttige, siden de naturlig tiltrekke seg de samme typer mineraler og føre dem til å "kopiere" den krystallinske struktur.

Mer kompliserte eksperimenter for høyere nivå studenter som likner mer på den industrielle prosessen med krystall vokser. En mineralsk pulver, vanligvis alun, er forseglet i en ampulle i et sterkt vakuum og deretter oppvarmet som en helhet, vanligvis i en Bridgman ovn eller lignende anordning. Når pulveret er blitt smeltet jevnt, er røret langsomt løftet fra ovnen og fikk avkjøles i trinn. Dette imiterer den samme magma basert prosess som danner krystaller under jorden, og etter et par uker pulveret skal ha formet til en komplett krystall.

Professional Crystal Vekst

Selvfølgelig, industrielle metoder er mye strengere enn klasserom eksperimenter. Når voksende silisiumkrystaller, er avanserte maskiner brukes til å måle den nøyaktige temperatur og trykk av smeltet silisium, som er inneholdt i tungmetaller sylindre utformet for å bli beveget og roteres nøyaktig som kreves for å skape en feilfri krystallvekst. En kimkrystall av ren silisium er vanligvis plassert i en nedre beholder for å begynne den krystallinske vekst. Avhengig av programmet, kan en viss urenhet tilsettes for å gi silisium spesielle ledende egenskaper. Når krystallen er ferdig med å vokse, blir den fjernet og skåret i skiver.