Mechanismus růstu krystalu

K růstu krystalu dochází připojováním stavebních částic k jeho povrchu. Lze rozlišit dva hlavní způsoby růstu: postupné přikládání stavebních částic do souvislých vrstev na ideálně vyvinutých krystalových plochách a spirálový růst krystalu.

Teorie vysvětlující růst krystalu postupným připojováním částic do souvislých vrstev na ideálních krystalových plochách se často označuje jako Kosselova teorie, příp. jako teorie Kossela a Stranskiho. Základem této teorie je poznatek, že během růstu krystalu z roztoku dochází nejen k připojování stavebních částic k jeho povrchu, ale vlivem tepelných pohybů též k odtrhávání částic již dříve připojených. Podle této teorie dochází ke vzniku nové vrstvy krystalu uložením stavebních částic na vhodném místě krystalové plochy. Připojení každé částice k povrchu krystalu je provázeno uvolněním určitého množství energie. Na obr. 7 je znázorněn hexaedr halitu, na jehož vrchní ploše se formuje nová vrstva částic. Množství energie, které se uvolní připojením iontů do jedné ze šesti znázorněných pozic, je vyjádřeno relativními hodnotami. Předpokládejme nyní, že se k rostoucímu krystalu připojí další částice. Energeticky nejvýhodnějším místem pro její připojení je bod, v němž se uvolní největší množství energie (v našem případě je to bod, v němž má množství uvolněné energie hodnotu 0,8738). Pro připojení částice je energeticky nejméně výhodný bod s nejmenším množstvím uvolněné energie (v našem případě jde o bod s hodnotou 0,0662) - pokud se částice připojí v tomto, příp. v analogickém bodě na povrchu krystalu, je velmi pravděpodobné, že vlivem tepelných kmitů dojde k jejímu opětnému odtržení. Představme si nyní, že máme ideálně vyvinutý krystal halitu se zcela "dokončenými" krystalovými plochami (krystalové plochy jsou dokonale souvislé a nechybí v nich žádná stavební částice). K tomuto krystalu se má připojit stavební částice (tj. iont Na⁺ nebo Cl^-). Existují tři typy bodů na povrchu krystalu, v nichž se tato částice může připojit: roh krystalu, krystalová hrana, krystalová plocha. Z obr. 7 je zřejmé, že z energetického hlediska je nejvýhodnější připojení částice na roh, méně výhodné je připojení na hranu a ještě méně energeticky výhodné je připojení částice na plochu. Místo, v němž se na krystalovou plochu připojí první částice nové vrstvy, se označuje jako generativní bod (je jím zpravidla roh krystalu). V generativním bodě začíná formování nové vrstvy, neboť k částici připojené v tomto bodě se připojují další částice, protože takto dochází k uvolňování relativně velkého množství energie (srovnej hodnoty na obr. 7). Dalším připojováním částic se postupně vytvoří zcela souvislá vrstva.

Spirálový růst krystalu vyžaduje přítomnost šroubových, příp. hranových dislokací v jeho struktuře (kapitola 3). Charakter plochy krystalu se šroubovou dislokací je schematicky znázorněn na obr. 8. Připojováním stavebních částic do energeticky nejvýhodnějších pozic dochází k spirálovému růstu krystalové plochy (v případě krystalové plochy znázorněné na obr. 8 bude její růst neustále postupovat proti směru hodinových ručiček). Teorií spirálového růstu lze vysvětlit skutečnost, že k růstu krystalu dochází i při minimálním přesycení roztoku, které je tak malé, že krystal nemůže růst v souladu s teorií Kossela (jen velmi malé přesycení roztoku neumožňuje založení nové vrstvy na ideálně vyvinuté krystalové ploše). Spirálový růst krystalu se projevuje tzv. růstovými spirálami na povrchu krystalových ploch (obr. 9).

Obr. 9

další »»