В книге изложена история метода, приведены данные о приготовлении и свойствах геля, рассмотрены диффузия и1 скорости роста, функция геля при кристаллизации, подробно описано гомогенное и гетерогенное зарождение кристаллов. Рассмотрены перспективы развития этого метода.
Книга адресована специалистам по кристаллохимии, специалистам в области физики полупроводников, преподавателям и студентам вузов.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора ........... 6
1. История и сущность процесса кристаллизации в гелях 11
1.1. Введение............ 11
1.2. Ранние работы .......... 15
1.3. Основные методы роста....... 18
2. Структура и свойства гелей........ 38
2.1. Приготовление и свойства гелей ..... 38
2.2. Механизм образования гелей и структура гидрогелей кремневой кислоты......... 43
3. Механизмы роста и свойства кристаллов .... 50
3.1. Зависимость скоростей роста от диффузии; роль геля .............. 50
3.2. Конечный размер кристаллов; пересаживание 58
3.3. Образование полостей ........ 61
3.4. Смешанные методики; рост кристаллов кальцита 64
4. Образование зародышей ......... 75
4.1. Общие представлении ........ 75
4.2. Гомогенное зародышеобразование .... 83
4.3. Гетерогенное зародышеобразование; фильтрование 86
4.4. Управление зародышеобразованием ... 91
4.5. Связь .зародышеобразования со структурой геля 95
4.6. Совершенство кристаллов в зависимости от распределения их по местоположению и размерам . . 96
4.7. Влияние видимого и ультрафиолетового излучения 101
5. Проблемы решенные и нерешенные ...... 105
5.1. Исследования кристаллов, выращенных в гелях 105
5.2. Нерешенные проблемы процессов роста и зарождения кристаллов............ 108
Приложение. Данные по кристаллизации различных веществ
# геля* ............. 111
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА
плита 1. 1ениша, перевод которой предлагается вниманию читателей, — первая монография, посвященная выращиванию монокристаллов в гелях.
Старый метод кристаллизации в гелях, которым было выполнено в конце прошлого и первой трети нашего столетия немало работ, связанных с решением минералогических и химических задач, приобретает новую жизнь в связи с его использованием для получения монокристаллов. Естественно прежде всего спросить: какое место кристаллизация в гелях может занять среди других методов выращивания монокристаллов из водных и гидро-; термальных растворов, из растворов в расплавленных солях, из расплавов и из газовой фазы, словом, среди всего арсенала методов, для которых разработана разнообразная, совершенная и тонкая аппаратура для регулирования и поддержания постоянных условий роста кристаллов? Это место определяется прежде всего тем, что кристаллы в гелях выращиваются, как правило, при комнатных температурах. Питание поверхности кристалла осуществляется диффузией раствора через гель, насыщенный другим компонентом, и так как скорость реакции и диффузии слабо зависит от температуры, отпадает необходимость и в ее понижении, и в термостатировании. Таким образом кристаллизация в геле аппаратурно наиболее проста, по крайней мере в существующей в настоящее время форме.
Вторая положительная особенность метода — возможность постоянного визуального наблюдения за процессами возникновения и формирования кристаллов, за образованием в них неоднородностей. Эта возможность, отсутствующая в ряде методов, позволяет своевременно вмещаться в дод опыта, прекратить его или изменить
условия и сделать ряд обоснованных выводов о влиянии тех или иных воздействий на процессы роста кристаллов.
К отрицательным сторонам кристаллизации в гелях принадлежат, с одной стороны, относительная медленность роста кристаллов (как правило, сроки измеряются днями и неделями) и, с другой стороны, невозможность в настоящее время получить с ее помощью большие кристаллы. Размеры кристаллов, выращиваемых в гелях, колеблются от долей миллиметра до 2—3 см, редко переходя за этот предел.
Вместе с тем развитие работ по применению монокристаллов и совершенствование методики изучения их физических свойств привело к расширению фронта поисков новых кристаллов и снизило требования к их величине как для исследований, так и для новых применений, по крайней мере первоначальных. Медленность роста в гелях также несколько компенсируется возможностью одновременного проведения многих опытов благодаря компактности и простоте оборудования. Кроме того, следует заметить, что работы над получением новых относительно крупных кристаллов вообще очень сложны и длительны. Сошлемся на гидротермальный метод. Специалисты делят кристаллизацию этим методом на три ступени в зависимости от величины кристаллов, получаемых в результате исследовательской работы: первая — получение кристаллов величиной 1,5 — 2 мм, вторая — получение кристаллов 5—7 мм и третья — выращивание кристаллов более 10 мм. Трудности работы, по их мнению, возрастают в 100 раз при переходе в каждую последующую ступень Это мнение, на наш взгляд, близко к истине и для многих других методов выращивания кристаллов.
Одним из самых мощных воздействий, позволяющих снизить температуру кристаллизации и избежать разложения веществ и полиморфных переходов — этих наиболее трудных барьеров для работ по выращиванию, — является химическая реакция. Она лежит в основе многих методов получения кристаллов, но ее возможности снижения температуры кристаллизации далеко еще не исчерпаны. Природа показывает, что кристаллы горного хрусталя и кальцита способны расти при низких температурах, но для реализации подобных возможностей необходимо доставлять питание к растущей поверхности кристалла медленно с помощью подходящей химической
Цена: 150руб.
