СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРА

Существует несколько методов выращивания кристаллов из раствора: низкотемпературный метод (с использованием воды, спирта и кислот в качестве растворителей), высокотемпературный метод (с использованием расплавленных солей) и гидротермальный метод. Низкотемпературный кристаллизатор представляет собой сосуд, содержащий раствор, в котором пересыщение, необходимое для выращивания кристаллов, создается медленным понижением температуры или испарением растворителя [1, c. 79]. Устройство низкотемпературного кристаллизатора показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Низкотемпературный кристаллизатор: (1) раствор, (2) кристалл, (3) печь, (4) термостат, (5) смеситель, (6) контактный термометр, (7) терморегулятор

Этот метод используется для получения дигидрофосфата калия, нафталина и других химических веществ.

Высокотемпературный кристаллизатор имеет тигель с растворителем и соединением, которое необходимо кристаллизовать. Тигель помещается в печь. Кристаллизуемое соединение осаждается из растворителя, когда температура медленно понижается (кристаллизация из расплава в растворе). Этот метод используется для получения монокристаллов железо-иттриевого граната, слюды и различных полупроводниковых пленок [2, c. 62]. Устройство высокотемпературного кристаллизатора показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Высокотемпературный кристаллизатор: (1) раствор, (2) кристалл, (3) печь, (4) тигель

Гидротермальный синтез монокристаллов основан на зависимости растворимости вещества в водных растворах кислот и щелочей от давления и температуры. Концентрация вещества в растворе и пересыщение, необходимые для получения монокристаллов, достигаются с помощью высокого давления и разностью температур между верхней частью автоклава (T₁ = 250 °C) и нижней частью (T₂ = 500 °C). Автоклав для гидротермического синтеза показан на рисунке 3.

Рисунок 3. Автоклав для гидротермического синтеза: (1) раствор, (2) кристалл, (3) печь, (4) вещество, которое необходимо кристаллизовать

Перенос вещества осуществляется путем конвективного перемешивания. Гидротермальный синтез является основным процессом, используемым для получения монокристаллов кварца.

Список литературы:

1. Шубников, А.В. Как растут кристаллы / А.В. Шубников. – М.-Л.: Издательство академии наук СССР, 1935. – 175 с.
2. Шубников, А.В. Образование кристаллов / А.В. Шубников. – М.-Л.: Издательство академии наук СССР, 1947. – 74 с.