Исследован процесс кристаллизации гематита
Многие процессы кристаллизации, происходящие в природе, создают высокоупорядоченную иерархическую архитектуру. Их образование нельзя объяснить с помощью классических моделей роста мономера за мономером. Понимание механизма кристаллизации на основе частиц является серьезной проблемой из-за сложности макроскопических и межфазных сил, управляющих динамикой частиц.
Один из возможных путей понимания включает кристаллизацию за счет присоединения ориентированных нанокристаллов. Этот так называемый путь ориентированного присоединения (ОП) представляет собой особенно сложное явление, поскольку происходит только при определенных условиях и включает в себя точное кристаллографическое выравнивание граней частиц, часто с расстояния в несколько нанометров. Несмотря на прогресс, достигнутый в последние годы в понимании движущих сил селективности и выравнивания граней частиц, остаются вопросы о конкуренции между ион-ионной кристаллизацией, приповерхностной нуклеацией и ОП.
Таким образом, требуется детальное понимание механизма динамики частиц, что приведет к их точному кристаллографическому выравниванию по конкретным граням. В своем новом исследовании ученые обнаружили независимый от морфологии частиц ориентированный механизм прикрепления нанокристаллов гематита. Были изучены гидротермальные условия, приводящие к кажущемуся ОП для гематита, с использованием трех исходных морфологий частиц с различными открытыми поверхностями. Все три типа частиц сформировали монокристаллические или сдвоенные одномерные цепообразные структуры вдоль одного направления, обусловленные притягивающими взаимодействиями между одной парой граней и отталкивающими взаимодействиями между другими парами гематитовых граней.
Более того, моделирование потенциала средней силы для частиц железа и получение изображений с помощью сканирующей просвечивающей электронной микроскопии подтверждают, что образование одномерных цепей является результатом присоединения независимо зародившихся частиц. Эти результаты подчеркивают, что сильная специфичность граней вдоль одного кристаллографического направления может сделать ОП независимым от исходной морфологии частиц.
Эти результаты подчеркивают, что сильная специфичность граней вдоль одного кристаллографического направления может сделать ориентированное прикрепление независимым от исходной морфологии частиц. Таким образом, ученые стали ближе к пониманию механизма кристаллизации на основе частиц.
