Исследователи из Токийского столичного университета открыли механизм быстрого роста нитевидных кристаллов в органических соединениях.
Ученые изучали рост кристаллов о-терфенила и салола. Эти соединения известны созданием нитевидных кристаллов. Исследователи обнаружили, что на кончике каждой такой нити есть микроскопический пузырь, состоящий из газа того же органического соединения.
Химики показали, что в процессе охлаждения молекулы вещества не оседали на растущем фронте кристаллизации, как это происходит в обычных кристаллах. Вместо этого они перемещались в газовый пузырь, после чего оседали на конце нити. Подобное нетипичное поведение вызвано разницей в плотности между кристаллом и жидкостью, в которой он образуется, утверждают исследователи.
Нитевидный кристалл или «ус» — это тонкий вытянутый монокристалл. Его длина в 100-1000 раз больше диаметра. Свойства ультратонких нитей из кристаллического материала обещают множество применений в электронике, при катализе и при производстве энергии. Но спонтанный рост кристаллов там, где они нежелательны, может привести к нарушению электрических схем и короткому замыканию.
Ученые показали, что рост кристаллов можно контролировать, управляя обнаруженными пузырьками. Химики добавили в материал небольшое количество примесей для подавления кавитации (образования пузырьков). Эксперимент показал, что при исчезновении полостей с газом «усы» больше не появляются, а кристалл при этом медленно и равномерно растет.
Исследователи подчеркивают: возможность настраивать и управлять ростом кристаллов и «усов» очень пригодится в выращивании нановолокон для технических приложений. Кроме того, могут быть разработаны стратегии защиты электроники и батарей от потенциально опасных коротких замыканий, вызванных нитевидными кристаллами.
