膠體結(jié)晶動(dòng)力學(xué).pdf

1、晶體材料被廣泛地運(yùn)用于我們的日常生活中。結(jié)晶是晶體材料提純和生產(chǎn)的一般過(guò)程。為了了解結(jié)晶的基本物理規(guī)律，一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)和理論方面對(duì)結(jié)晶進(jìn)行了大量研究。然而，時(shí)至今日，我們對(duì)結(jié)晶的理解依然不完全；主要的挑戰(zhàn)源于原子太小，不能被直接觀察和跟蹤。與之相比，膠體粒子尺寸要大的多、運(yùn)動(dòng)較慢，可以通過(guò)光學(xué)顯微鏡直接觀察和實(shí)時(shí)跟蹤。更重要的是，溶液中的膠體粒子因?yàn)槟軌蛳裨右粯有纬晒虘B(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，并可通過(guò)相變?cè)诓煌瑧B(tài)之間轉(zhuǎn)換，因而可

2、以被比作“原子”。在過(guò)去幾十年，膠體的相變研究為我們了解結(jié)晶過(guò)程提供了很多的啟示。然而，與原子不同的是，膠體粒子的尺寸是不均勻的，存在一定的尺寸分散度。并且當(dāng)尺寸分散度足夠高時(shí)，結(jié)晶的動(dòng)力學(xué)過(guò)程被抑制。為了解分散度的影響，我們研究了二維雙分散膠體體系在交變電場(chǎng)控制下的結(jié)晶。結(jié)果表明，如果體系被快速過(guò)冷到高過(guò)飽和態(tài)時(shí)，體系無(wú)法形成晶體結(jié)構(gòu)。然而，如果體系被逐步過(guò)冷，就會(huì)發(fā)生尺寸分離，并形成由相同粒子組成的局部結(jié)晶區(qū)。這表明，在多分散系中，

3、只要尺寸分離的動(dòng)力學(xué)過(guò)程被允許，結(jié)晶仍然有可能發(fā)生。
　　我們知道，晶核可以通過(guò)吸收原子或者奧斯特瓦爾德成熟進(jìn)行生長(zhǎng)。最近研究表明，晶核通過(guò)取向融合發(fā)生的融合在納米晶體生長(zhǎng)過(guò)程中扮演重要的角色。在取向融合中，兩個(gè)靠近的晶核首先通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)統(tǒng)一它們的晶向，再聚合成一個(gè)單晶體。我們?cè)诙S膠體模型體系中對(duì)結(jié)晶過(guò)程中晶核的轉(zhuǎn)動(dòng)和聚合進(jìn)行了研究。通過(guò)圖像處理和粒子追蹤技術(shù)的運(yùn)用，我們?cè)趩瘟Ｗ訉用嫔献C明了晶核通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生聚合，即取向融合。同時(shí)我們