Metal Kristalleri, Ultra Hızlı Büyümelerinin Ardında Uzun Süredir Gizli Sırrı Açığa Çıkarıyor
Fotoğraf : Saf metaller eriyiklerinden ultra hızlı büyüme oranlarına sahip olabilirler. Örneğin, saf nikel kristalleri, 70m/s’ye ulaşan bir hızla büyür.
Süper soğutulmuş gümüş kristallerin saniyede 100 metreye varan oranda büyüyebilirler.
Avustralyalı araştırmacılar, herhangi bir enerji bariyerini aşmak zorunda kalmadan metal kristallerin sıvıdan muazzam hızlarda büyümesini sağlayan bir mekanizma keşfettiler.
Sydney Üniversitesi’nden Peter Harrowell, “1950’ler ve 60’ların başlarında, saf metallerin çok büyük oranlarda donabileceğini” belirtti. Gümüş, donma noktasının altına soğutulduğunda, saniyede 100 metreye varan oranda kristalleşebilir. Metal atomların kristal yapılarının düzenlenmesi için itme enerjisi gerekmez iken sıvılarda difüzyonun devamı için enerji verilmesi gereklidir. Bu her iki süreçte de atomların hareket etmesine ihtiyaç duyan bir paradoks gibi görünür.
Harrowell ve ekibinin uzun süredir çözmeye çalıştığı bir soru vardı, “Metaller bu bariyersiz kristalizasyonu tam olarak nasıl yönetiyordu?”Simülasyonları, kristal arayüzlerindeki sıvının aslında zaten kristal yapısı için minimum enerjiye sahip olduklarını ortaya çıkardı.
Düzensiz bir sıvı, küçük bir kısmı kristal olan muazzam sayıda olası düzenleme yapabilir. Öyleyse, kristal arayüzünün çok fazla iş yapması gerekmiyor, tüm iyi olması gereken seçenekler, büyük bir kitaplık listesinden seçim yapmakla kalmıyor, ”diyor Harrowell. Bu süreç, sadece sıvının repertuarının bir parçası olan şeyi açığa çıkardığından neredeyse hiç enerji gerektirmez.
ABD Houston Üniversitesi’nde inorganik materyal araştırmacısı Shiv Halasyamani, “Oldukça sıra dışı bir çalışma – araştırmacılar kristal büyümesinin hız sınırını belirlediler ve bariyersiz kristal büyümenin kökenini çözdüler ”diyor.
Halasyamani’nin açıklamasına göre, kristal büyümesi hala bir deneme-yanılma sürecidir. Kristal kinetiğin daha iyi anlaşılması, bilim insanlarının potasyum berilyum florborat (KBe2BO3F2) gibi materyallere erişmesine yardımcı olabilir. Derin ultraviyole lazerler yapmak için çok umut verici olsa da, şimdiye kadar hiç kimse 4mm2‘den daha büyük kristaller üretmeyi başaramadı ve bu da uygulamayı engelledi.
Harrowell ve meslektaşları, sodyum klorür gibi bazı erimiş tuzların da ultra hızlı büyüyen kristaller ürettiğini bulmuşlardır. Bununla birlikte, bariyersiz kristallendirme en basitiyle yüz merkezli kübik kristal yapılarla sınırlı gibi görünmektedir. Halasyamani şunları söylüyor: “Bunu ametal ve daha karmaşık sistemlere genişletmek, güç olacaktır fakat yapılabilir”.
Kaynak : chemistryworld.com
