Кристаллы выращивали путём электрохимического синтеза из расплавленных солей. Использовался импульсный потенциостатический метод. Проведенные эксперименты включали в себя измерение скоростей роста кристалла в различных направлениях, изучение огранки и морфологии, ограняющих кристалл плоскостей, определение химического состава и параметров кристаллической решетки, а также изучение анизотропии электропроводности кристаллов.
Детальное изучение монокристаллов оксидной вольфрамовой бронзы гексагональной и тетрагональной структур, выращиваемых в широком диапазоне потенциалов, позволило обнаружить новый механизм формирования габитуса. Ранее нами был описан механизм роста кристалла, который проявляется появлением игл на грани (0001) гексагональной пластинки. Эти иглы представляют собой шестигранные призмы с плоскими торцами, вытянутые в направлении <0001>. Последующий их рост и срастание приводит к формированию гексагональной призмы. Этот процесс происходит только при определённом значении потенциала и не зависит от размера пластинки.
Исследование роста кристаллов тетрагональной структуры позволило выявить этот же механизм формирования габитуса. В этом случае иглы вырываются с грани бипирамиды и имеют вид четырёхгранной призмы. В процессе роста они срастаются между собой, что приводит к формированию четырёхгранной призмы с плоскими торцами, вытянутой в направлении <001>. И в этом случае анизотропия скоростей роста при достижении определённого потенциала меняется скачком.
Механизмом такого изменения габитуса является отбор по электропроводности между отдельными участками кристалла. Отбор пойдёт в том направлении, чтобы уменьшить диссипацию энергии всей системы. Допуская данное предположение можно ожидать, что вырвавшиеся иглы, должны иметь наибольшую электропроводность в направлении роста. Проведённые исследования анизотропии электропроводности подтвердили это предположение.
Отбор между отдельными участками монокристалла по их электропроводности является механизмом самоорганизации, происходящим в монокристалле. Такой вывод даёт возможность по-новому взглянуть на процесс формирования кристаллов.
По-видимому, идея самоорганизации, осаждаемого в неравновесных условиях вещества, может оказаться перспективной для регулирования электропроводности кристаллов. Эта идея заключается в следующем.
Переход к дендритным формам осадков (иглам) приводит к уменьшению диссипации энергии (либо за счет развития поверхности в случае дендритов, либо за счет облегчения доставки вещества к иглам). Это должно вести к уменьшению напряжения на ванне при заданном токе или возрастанию тока при заданном напряжении на ванне. Если на катоде могут осаждаться вещества разной структуры и состава, либо иглы (дендриты) могут расти в различных кристаллографических направлениях то вследствие самоорганизации (причина уменьшения диссипации энергии) на катоде, иглы растут такой структуры, состава и ориентации, чтобы уменьшить удельное сопротивление в направлении роста кристаллов.
Причина, почему именно в бронзах проявляется данный механизм, заключается в особенностях их структуры. Наличие неоднородностей в составе бронзы приводит к тому, что отдельные микроблоки кристалла отличаются по своим электрическим свойствам.
Библиографическая ссылка
Вакарин С.В. ОСОБЕННОСТЬ ФОРМИРОВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ПРИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 8. – С. 34-34;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=23453 (дата обращения: 04.12.2024).