Разработаны методики прямых наблюдений с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ) процессов роста и растворения из раствора, в том числе с влиянием на эти процессы различных «природоподобных» дестабилизирующих факторов для модельных кристаллов водорастворимых солей и молекулярных кристаллов.
|
|
NaCl, участок 1.4×1.4 мкм, пересыщение 2 %. Процесс зарастания ямки на кристалле хлорида натрия с образованием включения раствора: присоединение вещества можно описать как плавное стяжение элементарных ступеней вокруг отверстия. Высота ступеней от 0.7 до 2 нм. Вещество, как и предсказано теоретически, встраивается в первую очередь в торцы внешних ступеней ямки, скорость которых до 2.4 нм/сек. 1.4×1.4 µm area Sealing of pit on sodium chloride crystal with formation of solution inclusion. |
|
|
NaCl, участок 7×7 мкм, пересыщение 2 %. Послойный рост на поверхности хлорида натрия. Высота ступеней от 4 до 14 нм. Скорость ступеней от 4.8 нм/сек в начале, до 17 нм/сек спустя 15 минут.
7×7 µm area Step-by-step growth on sodium chloride crystal. |
|
|
NaCl, участок 7×7 мкм, пересыщение 2 %. Послойный рост на поверхности хлорида натрия. В этом эксперименте зарегистрированы кинематические волны плотности ступеней. Высота ступеней от 5 до более 20 нм, их скорость 5-30 нм/сек. 7×7 µm area Kinematic waves of step density on the growing surface of sodium chloride. |
|
|
Грань (100) NaCl в направленном потоке питающего раствора, участок 14×14 мкм, пересыщение 2.5 %. Направление потока на северо-запад от правого нижнего угла. Подобраны условия для смены послойного роста нормальным, и поток, направленный по ходу движения ступеней вызвал усиление амплитуды возмущений (по Чернову). Произошла переориентация высоких участков рельефа вдоль по направлению потока. 14×14 µm area Growth of the sodium chloride crystal: reorientation of high relief sections along the direction of solution flow (which from the lower right corner is directed upwards). |
|
|
(010) С10H10N2O4, участок 15×15 мкм, пересыщение 1 %. Высота ступеней равна размеру одной молекулы диоксидина (около 3,5 ангстрем). Скорость 0.4—1 нм/сек. Эксперимент по моделированию слабых механических воздействий во время роста кристалла диоксидина — наноиндентирование-царапание вершины дислокационного холмика с помощью иглы АСМ. Проведено сравнение результатов с данными семи экспериментов по росту аналогичных холмиков без какого-либо воздействия (один из них на следующем видео). Показано, что зарегистрированные гигантские флуктуации и явление одновременного роста и растворения на локальном участке вызваны именно наноиндентированием, когда напряжение от специально созданных дефектов сильно влияет на характеристики ступенчатого роста 15×15 µm area The experiment where left and right sides of the hillock on (010) dioxidine face were scratched with the help of AFM tip. |
|
|
(010) С10H10N2O4, участок 15×15 мкм, пересыщение 1 %. Рост дислокационного холмика без какого-либо воздействия извне. Высота ступеней 3,5 ангстрем, их скорость до 4 нм/сек. 15×15 µm area The growth of a spiral hillock on (010) dioxidine face without any special manipulations. |
|
(010) С10H10N2O4, участок 30×30 мкм, слабое недосыщение, почти равновесие. Растворение в области царапины, нанесенной на гладкую поверхность диоксидина. Движение иглы соответствовало очертаниям буквы «О», однако в левой ее части не возникло царапины. 30×30 µm area The result of nanoindentation (with the help of AFM tip) on a practically smooth dissolving (010) dioxidine face. |
|
|
|
(010) С10H10N2O4, участок 50×50 мкм, пересыщение 1.3 %. Высота ступеней от 3,5 ангстрем, до 200 нм, их скорость от 4 нм/сек в начале, до 12 нм/сек через 2 часа. Примесь — порошок шерла, размеры частиц до 3 мкм. С помощью АСМ смоделирован захват кристаллом твердых ксеноминеральных частиц, обладающих низкой адгезией к материалу кристалла-хозяина. Над частицами формируются полости, которые долго не зарастают. Зарегистрирован процесс формирования винтовой дислокации берущей начало от захваченной частицы. 50×50 µm area The foreign particles being overgrown on dioxidine face (010). The openings over particles (generated initially due to low-adhesiveness) do not get overgrown for a long time; final seconds reveal a spiral hillock on a screw dislocation which was generated by the solid particle. |
|
(010) С10H10N2O4, участок 7×7 мкм. Переход от растворения к росту через точку насыщения на ступенях одного и того же дислокационного холмика. Высота ступеней 3,5 ангстрем. Переход происходит на 36-ой секунде видео. 7×7 µm area Face (010). Transition from dissolution to growth through the saturation point on steps of the same dislocation hillock. Step height is 3.5 angstroms. The transition occurs at 36 seconds of the video. |
