Исследование влияния различных факторов на рост кристаллов из раствора с помощью атомно-силовой микроскопии

Abstract

В целях кристаллогенетической реконструкции процессов роста кристаллов минералов и установления фундаментальных закономерностей роста в наномасштабе, проведено моделирование влияния различных факторов на характеристики послойного роста кристаллов из раствора с помощью атомно-силовой микроскопии. В эксперименте по росту в области царапины, с помощью оригинального метода обработки данных АСМ показано, что диаграммы средней скорости представляют собой картину процесса самоорганизации — устойчивых автоколебаний скорости роста. Сравнение результатов с данными по росту аналогичных холмиков без какого-либо воздействия, позволяют сделать вывод о том, что гигантские флуктуации и явление одновременного роста и растворения на локальных участках вызваны именно наноиндентированием, когда напряжение от специально созданных дефектов сильно повлияло на эволюцию поверхности. В АСМ-эксперименте по захвату твердых инородных частиц растущим кристаллом на наноуровне зарегистрирован процесс формирования винтовой дислокации, инициированный частицей примеси. Для теоретического объяснения процесса предложен трехстадийный механизм, который заключается в релаксации напряжений вокруг примесной частицы путем формирования одной или нескольких дислокаций еще до ее зарастания на первой стадии, присоединения к ним краевых дислокаций в момент зарастания на второй стадии и появлением результирующей дислокации после полного зарастания частицы на третьей стадии. При изучении роста в проточной ячейке, установлен механизм переориентирования холмика роста по направлению потока в наномасштабе, а также зарегистрировано явление смены доминирующего холмика. Полученные картины растворения в протоке, являются яркой демонстрацией принципа Кюри, утверждающего сохранение тех элементов симметрии объекта, которые совпадают с симметрией окружающей среды.