Kristaller och Crystal Growth
Kristaller uppstå när atomer eller molekyler ordna sig i en stel strukturella mönster och bildar tredimensionella former som kuber eller octahedrons . Dessa former fästa till varandra och stack enkelt bygga upp en kristallstruktur. Naturligtvis är kristaller görs när magma interagerar med mineraler djupt i marken, eller när varmvatten kombinerar med mineraler närheten av platser av vulkanisk aktivitet. Dessa naturliga kristaller tar ofta lång tid att bilda, och värderas för sina föroreningar, vilket ger färg och variation till kristallen. Kristaller kan göras från många olika ämnen, och vanliga exempel allt från alla typer av kvarts till gemensamma salt.
Vissa typer av kristaller är mycket användbara till industrier, speciellt kisel kristaller, som används för att göra mikrochips. Eftersom sådana kristaller förekommer sällan i naturen och komma med brister som gör dem oanvändbara i de flesta moderna tillämpningar, finns ett antal olika processer som används för att odla kristaller i laboratorier och fabriker. Vissa kristaller, liksom många sorter av kvarts, odlas för dekorativt ändamål, medan syntetisk diamant och ännu ovanligare kristaller odlas för sina unika optiska och fysiska egenskaper. Den gren av vetenskapen som behandlar kristallstruktur och tillväxt är känd som fasta tillståndets kemi.
Amatör Crystal Growth
Det finns flera enkla experiment som används i klassrum för att visa hur kristaller odlas syntetiskt. För yngre elever är en vattenlösning innehållande upplöst alun eller salt avdunstat, vilket gör att mineraler för att samlas i kristall mönster som vattnet avgår, skapa ett frö kristall som sedan kan suspenderas i en liknande lösning. Seed kristaller är särskilt användbara, eftersom de naturligtvis locka samma typ av mineral och få dem att "kopiera" den kristallina strukturen.
Mer komplicerat experiment för högre studenter mer liknar den industriella processen av kristall växer. Ett mineralpuder, oftast alun, är monterat i en ampull i ett kraftigt vakuum och sedan värmas i sin helhet, oftast i en Bridgman ugn eller liknande anordning. När pulvret har smält enhetligt, är röret sakta lyfts från ugnen och svalna i steg. Detta härmar magma-baserad process som bildar kristaller tunnelbanan, och efter ett par veckor pulvret borde ha formats till ett komplett kristall.
Professional Crystal Growth
Visst, industriella metoder är mycket strängare än klassrummet experiment . När växande kisel kristaller är sofistikerade maskiner som används för att mäta den exakta temperaturen och trycket i smält superrent, som ingår i heavy metal gasflaskor avsedda att flyttas och roteras exakt som krävs för att skapa en felfri kristall tillväxt. Ett frö kristall av ren kisel brukar placeras i en behållare längst ner för att börja kristallina tillväxt. Beroende på tillämpning kan en viss förorening läggas för att ge kisel speciella ledande egenskaper. När kristallen vuxit färdigt, är det bort och skivade i rån.
