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 (Видео 1). 1.4×1.4 mm 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 (Видео 2). 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 mm area Step-by-step growth on sodium chloride crystal. |
|
|
NaCl, участок 7×7 мкм, пересыщение 2 %. Послойный рост на поверхности хлорида натрия (Видео 3). В этом эксперименте зарегистрированы кинематические волны плотности ступеней. Высота ступеней от 5 до более 20 нм, их скорость 5-30 нм/сек. 7×7 mm 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 (Видео 4). 14×14 mm 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). |
|
|
(100) С10H10N2O4, участок 15×15 мкм, пересыщение 1 %. Высота ступеней равна размеру одной молекулы диоксидина (около 8 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 (Видео 5). Проведено сравнение результатов с данными семи экспериментов по росту аналогичных холмиков без какого-либо воздействия (один из них на Видео 6). 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 mm area The experiment where left and right sides of the hillock on (100) dioxidine face were scratched with the help of AFM tip. |
|
|
С10H10N2O4, участок 15×15 мкм, пересыщение 1 %. Рост дислокационного холмика без какого-либо воздействия извне. Высота ступеней 8 ангстрем, их скорость до 4 нм/сек. 15×15 mm area The growth of a spiral hillock on (100) dioxidine face without any special manipulations. |
|
С10H10N2O4, участок 30×30 мкм, слабое недосыщение, почти равновесие. Растворение в области царапины, нанесенной на гладкую поверхность диоксидина (Видео 7). Движение иглы соответствовало очертаниям буквы «О», однако в левой ее части не возникло царапины. 30×30 mm area The result of nanoindentation (with the help of AFM tip) on a practically smooth dissolving (100) dioxidine face. |
|
|
|
С10H10N2O4, участок 50×50 мкм, пересыщение 1.3 %. Высота ступеней от 8 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. (Видео 8). 50×50 mm area The foreign particles being overgrown on dioxidine face (100). 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. |
