《溶液晶體生長成核研究》是依託重慶大學，由李明偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：溶液晶體生長成核研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李明偉
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
成核和生長是溶液晶體生長的兩個重要環節。但對成核的研究遠不及對生長的研究。本項目緊密圍繞成核環節，從實驗、理論分析並結合數值模擬開展成核研究。包括以下幾方面內容：（1）從測得的成核誘導期計算界面張力，並利用經典成核理論，計算臨界晶核半徑、臨界吉布斯自由能和成核率等熱力學和動力學參數；（2）結合對微滴濃度場的模擬結果，用項目組提出的蒸發成核法實驗，藉助原子力顯微鏡，觀測臨界晶核大小和形狀；（3）用蒙特卡洛法計算臨界晶核大小和成核功，並由非平衡統計熱力學理論出發，計算成核誘導期；（4）比較分析實驗結果和理論分析結果, 探討經典成核理論的合理性，探尋成核的漲落機制。項目的完成可望對溶液晶體生長的成核特性和規律有更深入的認識，對經典成核理論存在的一些問題作出闡釋，並有望總結出成核的一些新機制；開拓由非平衡統計熱力學理論出發計算成核誘導期和用蒙特卡洛法計算溶液晶體生長臨界晶核大小和成核功的途徑。
結題摘要
溶液晶體生長的成核和生長都是很重要的環節，然而，由於研究難度大，目前人們對成核環節的關注很少，本項目正是在這樣的背景下提出的。項目屬於非平衡熱力學學科方向。主要內容包括：（1）藉助“蒸發成核法”實驗及原子力顯微鏡實時原位掃描實驗，研究臨界晶核的大小和形狀；（2） 通過溶液穩定性實驗，結合理論分析及計算，獲取成核過程的熱力學和動力學參數，如固-液界面張力、臨界晶核半徑、臨界吉布斯自由能和成核速率等參數；（3）比較實驗結果和理論結果，探尋經典成核理論的合理性。項目獲得了如下重要結果：就臨界晶核大小方面，用“蒸發成核法”觀測到的臨界晶核大小在低過飽和度下與理論值接近；用AFM實時掃描實驗得到的臨界晶核大小與理論值相差不多，可稱為準臨界晶核（或初生核）。在準臨界晶核形狀方面，兩種方法得到的形狀均並非一定為球形，有球形、橢球形和矩形。在溶液穩定性和成核的熱、動力學參數計算方面，對純KDP溶液和摻雜乃至雙摻雜的KDP溶液，對純ADP溶液和pH值改變後的ADP溶液，對純ZTS溶液和摻雜後的ZTS溶液的穩定性實驗表明，摻雜或改變pH值均有可能提高溶液的穩定性；摻雜可以改變固-液界面張力、臨界成核功、臨界晶核半徑和成核速率；結果表面，高過飽和度下，溶液以均勻成核方式為主，過飽和度低於一定值時，則以非均勻成核為主。在探尋經典成核理論的合理性方面，本項目最重要的結論是：（準）臨界核並非球形，經典Gibbs理論關於臨界核為球形的假說是值得商榷的。本項目共發表論文13篇，其中SCI收錄4篇（境外期刊），EI收錄13篇（次）。培養博士研究生4人，碩士研究生9人。
