고전적인 경계구조의 경화구슬 결정 성장

경화구슬 콜로이드 입자의 농축된 서스펜션에 대한 결정의 핵형성과 성장에 대한 고전 이론이 검토된다. 러셀의 작업은 수정되고, 확장되며, 명시적으로 평가된다. 구체적으로, 윌슨-프렌켈 성장 법칙은 깁스-톰슨 효과를 포함하도록 수정되며 수치적으로 평가된다. 결과는 결정 핵이 성장하지 않을 임계 핵 반경이 존재함을 보여준다. 운동 계수는 가능한 최대 성장 속도를 결정한다. 이 계수가 클 경우, 용융 밀도 이상의 밀도로 급냉할 때 인터페이스 제한 성장을 보이며, 결정 반경은 시간에 따라 선형적으로 증가한다. 공존 영역으로 급냉할 때 성장 속도는 확산 제한적이며, 결정 반경은 경과 시간의 제곱근으로 증가한다. 더 작은 운동 계수는 반영구적인 과도 상태를 생성하며, 이는 지수 1/2와 1 사이의 준-거듭 제곱 법칙 성장 행동을 보인다. 더 작은 운동 계수는 또한 더 큰 결정 압축으로 이어진다. 최근 실험에서 결정 압축과 비고전적 지수가 관찰되었다. 이 이론은 경화 콜로이드 구슬 서스펜션에서의 핵형성과 성장에 대한 소각 산란 연구 데이터와 비교된다. 실험에 따른 핵생성 속도는 동결점에 접근할 때 이론적으로 예측된 값보다 훨씬 크지만, 용융점 가까이에서 더 나은 일치를 보인다. 시간에 따른 결정 성장은 이론에 의해 합리적으로 잘 설명되며, 실험이 비대칭 성장 행동이 아닌 반영구적인 과도 상태를 관찰하고 있음을 나타낸다. (c) 1995 미국 물리학회