|
|
Эта проблема является важнейшей в
кристаллографии. Она непосредственно связана с промышленным выращиванием
искусственных кристаллов, без которых немыслимо дальнейшее развитие ни самой
науки о кристаллах, ни некоторых
отделов современной техники. По многообразию явлений,
сопровождающих образование кристаллов, оно может быть сопоставлено, пожалуй,
только с жизнью организмов.
Из всех процессов, так или иначе связанных с образованием
кристаллов, наиболее интересными с научной точки зрения являются те, которые
мы называем элементарными процессами роста кристаллов. К ним в первую очередь
должно быть отнесено зарождение кристаллов, до сих пор еще очень мало изученное.
Нами было обнаружено следующее явление. Если поместить на слегка подогретое
предметное стекло каплю насыщенного раствора хлористого аммония, то в обычных
условиях можно наблюдать в микроскоп появление с краев капли типичных для
хлористого аммония кристаллических дендрит о в, которые, разрастаясь,
заполняют все поле зрения. Новые центры кристаллизации в свободном от ден-
дритов пространстве при этом никогда самопроизвольно не возникают
Совершенно иную картину можно наблюдать, если непосредственно
после появления видимых дендритов поднести к капле какое-либо заряженное
тело, например, гребенку, потертую о волосы. В этом случае на поверхности
жидкости немедленно возникают новые центры кристаллизации, которые очень
быстро дают о себе знать появлением в поле зрения крестообразных скелетов
явно иного происхождения, чем происхождение дендритов ( 14). Пока мы еще не
можем дать описания механизма этого явления.
К элементарным процессам, сопровождающим рост кристаллов,
мы относим также образование так называемых дислокаций.
Наглядное представление о них можно составить себе по
модели, предложенной В. Р. Регелем. Она состоит из множества незакрепленных
стальных шариков, заключенных между двумя прозрачными пластинками из
пластмассы. При встряхивании модели шарики стремятся расположиться так, чтобы
получилась «кристаллическая решетка».
Однако при этом часто возникают дефекты двух сортов:
пустоты, или вакантные места, и дислокации, т. е. смещения рядов шариков
относительно друг друга, увеличивающие «рыхлость» решетки
В настоящее время всеобщее внимание кристаллографов
привлекает так называемый спиральный рост кристаллов. Одним из
основоположников учения о спиральном росте справедливо следует считать Г. Г.
Леммлейна, опубликовавшего вместе со своими сотрудниками несколько прекрасных
работ в этой области. Мы отметим здесь две работы по спиральному росту
кристаллов пара- толуидина из паров. В первой работе, сделанной Е. Д. Дуковой
под руководством Леммлейна, удалось путем киносъемки спирального роста
установить обратную количественную зависимость высоты ступенек спирали от их
тангенциальной скорости роста ( 16). В другой работе тех же авторов удалось
непосредственно наблюдать механизм образования зародышевой формы спирали —
так называемой винтовой дислокации ( 17).
Исходя из теоретических предпосылок, кристаллографы давно
предвидели, что рост кристаллов должен осуществляться главным образом путем
присоединения молекул к активным местам поверхности кристалла. Такими местами
должны быть входящие углы, образованные ступеньками и любыми другими
неровностями и дефектами поверхности кристалла. Прямые и до конца
убедительные .опыты, подтверждающие это предвидение теории, были в последнее
время проведены сотрудницей Г. Г. Леммлейна М. О. Клией. Для этой цели было
использовано давно известное свойство чилийской селитры при кристаллизации на
поверхности исландского шпата образовывать кристаллы, ориентированные своими гранями
и ребрами параллельно друг другу и одновременно параллельно граням и ребрам
кристалла шпата
Существенный вклад в науку об образовании кристаллов
внесли Леммлейн и Клия своей работой по экспериментальному получению так
называемой равновесной формы кристалла. Это та форма, которую при
благоприятных условиях должен был бы принять кристалл, находясь в растворе,
неправильно называе-. мом насыщенным (одни грани кристалла в нем растворяются
и, следовательно, для них раствор является ненасыщенным, другие грани растут
— для них раствор является пересыщенным). .Такие условия были найдены: весьма
малый объем кристалла и, что особенно важно, весьма малый объем окружающей
его жидкости. Изготовленный ими* кинофильм ( 19) показывает на примере хлористого
аммония, как кристалл этого вещества, имеющий неправильную форму, «пожирает»
более мелкие кристаллы, стремясь принять равновесную форму с относительно
меньшей поверхностью (свободной поверхностной энергией).
В последнее время в Институте была открыта совершенно
новая форма спирального роста кристаллов. Нами было обращено внимание на то,
что дифениламин в начальной стадии кристаллизации из расплава с примесью
смолистых веществ образует радиальнолучистые кристаллические индивиды —
«сферолиты» — явно несферической формы. Причина их несферичности заключается
в том, что они возникают в результате саморасщепления иглообразного
кристаллического зародыша, что приводит к образована» внутри кристаллического
индивида хорошо известных по литературным данным двулистников
|