Crystal growth
স্ফটিক হল এমন একটি কঠিন পদার্থ যার উপাদান পরমাণু, অণু বা আয়নগুলি তিনটি স্থানিক মাত্রায় প্রসারিত একটি সুশৃঙ্খল পুনরাবৃত্তিমূলক প্যাটার্নে সাজানো থাকে। স্ফটিক বৃদ্ধি একটি স্ফটিকীকরণ প্রক্রিয়ার একটি প্রধান পর্যায়, এবং স্ফটিক জালের বৈশিষ্ট্যগত বিন্যাসে নতুন পরমাণু, আয়ন বা পলিমার স্ট্রিং যোগ করে গঠিত। বৃদ্ধি সাধারণত সমজাতীয় বা বৈচিত্র্যময় (পৃষ্ঠ অনুঘটক) নিউক্লিয়েশনের একটি প্রাথমিক পর্যায় অনুসরণ করে, যদি না একটি "বীজ" স্ফটিক, উদ্দেশ্যমূলকভাবে বৃদ্ধি শুরু করার জন্য যোগ করা হয়, ইতিমধ্যে উপস্থিত থাকে। স্ফটিক বৃদ্ধির ক্রিয়া একটি স্ফটিকাকার কঠিন পদার্থ উৎপন্ন করে যার পরমাণু বা অণুগুলি একে অপরের আপেক্ষিক স্থানে স্থির অবস্থান সহ কাছাকাছি প্যাক করা থাকে। পদার্থের স্ফটিকীয় অবস্থা একটি স্বতন্ত্র কাঠামোগত অনমনীয়তা এবং বিকৃতির জন্য খুব উচ্চ প্রতিরোধের দ্বারা চিহ্নিত করা হয় (অর্থাৎ। আকৃতি এবং/অথবা আয়তনের পরিবর্তন)। বেশিরভাগ স্ফটিকাকার কঠিন পদার্থের ইয়ং-এর মডুলাস এবং স্থিতিস্থাপকতার শিয়ার মডুলাস উভয়েরই উচ্চ মান রয়েছে। এটি বেশিরভাগ তরল বা তরলের সাথে বৈপরীত্য দেখায়, যার শিয়ার মডুলাস কম এবং সাধারণত ম্যাক্রোস্কোপিক সান্দ্র প্রবাহের ক্ষমতা প্রদর্শন করে। একটি স্থিতিশীল নিউক্লিয়াসের সফল গঠনের পরে, একটি বৃদ্ধির পর্যায় ঘটে যেখানে মুক্ত কণা (পরমাণু বা অণু) নিউক্লিয়াসের উপর শোষিত হয় এবং নিউক্লিয়েটিং সাইট থেকে বাইরের দিকে তার স্ফটিক কাঠামো প্রচার করে। এই প্রক্রিয়াটি নিউক্লিয়েশনের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে দ্রুত। এই ধরনের দ্রুত বৃদ্ধির কারণ হল প্রকৃত স্ফটিকগুলিতে স্থানচ্যুতি এবং অন্যান্য ত্রুটি থাকে, যা বিদ্যমান স্ফটিক কাঠামোতে কণা যোগ করার জন্য অনুঘটক হিসাবে কাজ করে। বিপরীতে, নিখুঁত স্ফটিকগুলি (ত্রুটির অভাব) অত্যন্ত ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পাবে। অন্যদিকে, অশুচিতা স্ফটিক বৃদ্ধি প্রতিরোধক হিসাবে কাজ করতে পারে এবং স্ফটিক অভ্যাসকেও পরিবর্তন করতে পারে। নিউক্লিয়েশন নিউক্লিয়েশন হয় সমজাতীয় হতে পারে, বিদেশী কণাগুলির প্রভাব ছাড়াই, অথবা বিদেশী কণাগুলির প্রভাব সহ ভিন্নধর্মী হতে পারে। সাধারণত, বৈচিত্র্যময় নিউক্লিয়েশন আরও দ্রুত ঘটে কারণ বিদেশী কণাগুলি স্ফটিকের বৃদ্ধির জন্য একটি স্ক্যাফোল্ড হিসাবে কাজ করে, এইভাবে একটি নতুন পৃষ্ঠ তৈরি করার প্রয়োজনীয়তা এবং প্রারম্ভিক পৃষ্ঠ শক্তির প্রয়োজনীয়তা দূর করে। ভিন্নধর্মী নিউক্লিয়েশন বিভিন্ন পদ্ধতিতে হতে পারে। স্ফটিকটি যে পাত্রে চাষ করা হচ্ছে তার মধ্যে সবচেয়ে সাধারণ হল ছোট ছোট অন্তর্ভুক্তি বা কাটা। এর মধ্যে রয়েছে কাচের পাত্রের পাশে এবং নীচে আঁচড়। স্ফটিক উৎপাদনের একটি সাধারণ অভ্যাস হল দ্রবণে একটি স্ট্রিং বা পাথরের মতো একটি বিদেশী পদার্থ যুক্ত করা, যার ফলে স্ফটিক বৃদ্ধিকে সহজতর করার জন্য নিউক্লিয়েশন সাইট সরবরাহ করা হয় এবং সম্পূর্ণরূপে স্ফটিকায়িত হওয়ার সময় হ্রাস করা হয়। নিউক্লিয়েটিং সাইটের সংখ্যাও এই পদ্ধতিতে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে। যদি একেবারে নতুন কাচের পাত্র বা প্লাস্টিকের পাত্র ব্যবহার করা হয়, তবে স্ফটিক তৈরি নাও হতে পারে কারণ পাত্রের পৃষ্ঠটি খুব মসৃণ যা বৈচিত্র্যময় নিউক্লিয়েশনকে অনুমতি দেয় না। অন্যদিকে, একটি খারাপভাবে স্ক্র্যাচ করা ধারক ছোট স্ফটিকের অনেক লাইনের ফলস্বরূপ হবে। মাঝারি আকারের স্ফটিকের একটি মাঝারি সংখ্যা অর্জনের জন্য, কয়েকটি আঁচড়যুক্ত একটি ধারক সবচেয়ে ভাল কাজ করে। একইভাবে, একটি স্ফটিক ক্রমবর্ধমান প্রকল্পে পূর্বে তৈরি ছোট স্ফটিক বা বীজ স্ফটিক যোগ করা সমাধানে নিউক্লিয়েটিং সাইট সরবরাহ করবে। শুধুমাত্র একটি বীজ স্ফটিক যোগ করার ফলে একটি বৃহত্তর একক স্ফটিক তৈরি হওয়া উচিত। বৃদ্ধির প্রক্রিয়া একটি স্ফটিক এবং তার বাষ্পের মধ্যে সংযোগ গলনাঙ্কের অনেক নিচে তাপমাত্রায় আণবিকভাবে তীক্ষ্ণ হতে পারে। একটি আদর্শ স্ফটিকাকার পৃষ্ঠ একক স্তরের বিস্তার দ্বারা বা সমতুল্যভাবে, স্তরগুলিকে আবদ্ধ করে বৃদ্ধির ধাপগুলির পার্শ্বীয় অগ্রগতির দ্বারা বৃদ্ধি পায়। বোধগম্য বৃদ্ধির হারের জন্য, এই প্রক্রিয়াটির জন্য একটি সীমাবদ্ধ চালিকা শক্তি (বা সুপারকুলিংয়ের ডিগ্রি) প্রয়োজন যাতে তাপীয় ওঠানামার মাধ্যমে নিউক্লিয়েশন ঘটার জন্য নিউক্লিয়েশন বাধা যথেষ্ট পরিমাণে হ্রাস করা যায়। গলন থেকে স্ফটিক বৃদ্ধির তত্ত্বে, বার্টন এবং ক্যাব্রেরা দুটি প্রধান পদ্ধতির মধ্যে পার্থক্য করেছেনঃ অ-অভিন্ন পার্শ্বীয় বৃদ্ধি পৃষ্ঠের অগ্রগতি ধাপগুলির পার্শ্বীয় গতির দ্বারা হয় যা উচ্চতায় একটি আন্তঃপ্ল্যানার ব্যবধান (বা এর কিছু অবিচ্ছেদ্য গুণিতক)। পৃষ্ঠের একটি উপাদান কোনও পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায় না এবং একটি ধাপ অতিক্রম করার সময় ব্যতীত নিজের কাছে স্বাভাবিকভাবে অগ্রসর হয় না এবং তারপরে এটি ধাপের উচ্চতা দ্বারা অগ্রসর হয়। ধাপটিকে একটি পৃষ্ঠের দুটি সংলগ্ন অঞ্চলের মধ্যে রূপান্তর হিসাবে বিবেচনা করা দরকারী যা একে অপরের সমান্তরাল এবং এইভাবে বিন্যাসে অভিন্ন-অবিচ্ছেদ্য সংখ্যক জাল সমতল দ্বারা একে অপরের থেকে স্থানচ্যুত। এখানে একটি বিচ্ছুরিত পৃষ্ঠে একটি ধাপের স্বতন্ত্র সম্ভাবনা লক্ষ্য করুন, যদিও ধাপের উচ্চতা বিচ্ছুরিত পৃষ্ঠের পুরুত্বের তুলনায় অনেক কম হবে। অভিন্ন স্বাভাবিক বৃদ্ধি একটি ধাপে ধাপে বৃদ্ধির পদ্ধতির প্রয়োজন ছাড়াই পৃষ্ঠটি স্বাভাবিকভাবে নিজের দিকে অগ্রসর হয়। এর মানে হল যে পর্যাপ্ত তাপগতিবিদ্যার চালিকাশক্তির উপস্থিতিতে, পৃষ্ঠের প্রতিটি উপাদান ইন্টারফেসের অগ্রগতিতে অবদান রাখতে অবিচ্ছিন্ন পরিবর্তন করতে সক্ষম। একটি তীক্ষ্ণ বা বিচ্ছিন্ন পৃষ্ঠের জন্য, এই ক্রমাগত পরিবর্তন প্রতিটি ধারাবাহিক নতুন স্তরের জন্য বড় অঞ্চলে কমবেশি অভিন্ন হতে পারে। আরও বিচ্ছুরিত পৃষ্ঠের জন্য, একটি অবিচ্ছিন্ন বৃদ্ধি ব্যবস্থার জন্য একযোগে একাধিক স্তরের উপর পরিবর্তনের প্রয়োজন হতে পারে। অ-অভিন্ন পার্শ্বীয় বৃদ্ধি হল ধাপগুলির একটি জ্যামিতিক গতি-যা সম্পূর্ণ পৃষ্ঠের স্বাভাবিক গতির বিপরীতে। বিকল্পভাবে, অভিন্ন স্বাভাবিক বৃদ্ধি পৃষ্ঠের একটি উপাদানের সময় ক্রমের উপর ভিত্তি করে হয়। এই মোডে, কোনও পদক্ষেপ ক্রমাগত পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যাওয়া ছাড়া কোনও গতি বা পরিবর্তন হয় না। প্রদত্ত অবস্থার যে কোনও সেটের অধীনে কোন প্রক্রিয়াটি কার্যকর হবে তার ভবিষ্যদ্বাণী স্ফটিক বৃদ্ধির বোঝার জন্য মৌলিক। এই ভবিষ্যদ্বাণী করার জন্য দুটি মানদণ্ড ব্যবহার করা হয়েছেঃ পৃষ্ঠটি বিচ্ছুরিত হোক বা না হোকঃ একটি বিচ্ছুরিত পৃষ্ঠ হল এমন একটি যেখানে এক পর্যায় থেকে অন্য পর্যায়ে পরিবর্তন ক্রমাগত হয়, যা বেশ কয়েকটি পারমাণবিক সমতলে ঘটে। এটি একটি তীক্ষ্ণ পৃষ্ঠের বিপরীতে যার জন্য বৈশিষ্ট্যের প্রধান পরিবর্তন হয় (যেমন। ঘনত্ব বা গঠন) বিচ্ছিন্ন, এবং সাধারণত একটি আন্তঃপ্ল্যানার দূরত্বের গভীরতায় সীমাবদ্ধ থাকে। পৃষ্ঠটি একবচন হোক বা না হোকঃ একবচন পৃষ্ঠ হল এমন একটি পৃষ্ঠ যেখানে অভিযোজনের একটি ফাংশন হিসাবে পৃষ্ঠের টান একটি সর্বনিম্ন বিন্দুযুক্ত থাকে। একক পৃষ্ঠের বৃদ্ধির জন্য ধাপ প্রয়োজন বলে জানা যায়, যেখানে এটি সাধারণত ধরে নেওয়া হয় যে অ-একক পৃষ্ঠগুলি ক্রমাগত নিজেদের কাছে স্বাভাবিকভাবে অগ্রসর হতে পারে। ড্রাইভিং ফোর্স পার্শ্বীয় বৃদ্ধির উপস্থিতির জন্য পরবর্তী প্রয়োজনীয় প্রয়োজনীয়তাগুলি বিবেচনা করুন। এটি স্পষ্ট যে পার্শ্বীয় বৃদ্ধির প্রক্রিয়াটি পাওয়া যাবে যখন পৃষ্ঠের যে কোনও অঞ্চল একটি চালিকা শক্তির উপস্থিতিতে একটি মেটাস্টেবল ভারসাম্যে পৌঁছতে পারে। এরপরে এটি একটি ধাপ অতিক্রম না হওয়া পর্যন্ত এই ধরনের ভারসাম্যপূর্ণ বিন্যাসে থাকবে। এর পরে, বিন্যাসটি ধাপের প্রতিটি অংশ ব্যতীত অভিন্ন হবে তবে ধাপের উচ্চতা দ্বারা অগ্রসর হবে। যদি একটি চালিকাশক্তির উপস্থিতিতে পৃষ্ঠটি ভারসাম্যে পৌঁছতে না পারে, তবে এটি ধাপগুলির পার্শ্বীয় গতির জন্য অপেক্ষা না করেই অগ্রসর হতে থাকবে। সুতরাং, কান এই উপসংহারে পৌঁছেছেন যে স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্যটি হল চালিকাশক্তির উপস্থিতিতে একটি ভারসাম্য অবস্থায় পৌঁছানোর জন্য পৃষ্ঠের ক্ষমতা। তিনি আরও উপসংহারে এসেছিলেন যে, স্ফটিকাকার মাধ্যমের প্রতিটি পৃষ্ঠ বা ইন্টারফেসের জন্য একটি সমালোচনামূলক চালিকা শক্তি রয়েছে, যা অতিক্রম করলে পৃষ্ঠ বা ইন্টারফেসটি নিজের কাছে স্বাভাবিকভাবে অগ্রসর হতে সক্ষম হবে এবং অতিক্রম না করলে পার্শ্বীয় বৃদ্ধির প্রক্রিয়া প্রয়োজন হবে। সুতরাং, পর্যাপ্ত পরিমাণে বড় চালিকাশক্তির জন্য, ইন্টারফেসটি একটি ভিন্নধর্মী নিউক্লিয়েশন বা স্ক্রু ডিসলোকেশন পদ্ধতির সুবিধা ছাড়াই অভিন্নভাবে চলতে পারে। একটি যথেষ্ট বড় চালিকা শক্তি কী তা নির্ভর করে ইন্টারফেসের বিচ্ছুরণের উপর, যাতে অত্যন্ত বিচ্ছুরিত ইন্টারফেসের জন্য, এই সমালোচনামূলক চালিকা শক্তি এত ছোট হবে যে কোনও পরিমাপযোগ্য চালিকা শক্তি এটি অতিক্রম করবে। বিকল্পভাবে, তীক্ষ্ণ ইন্টারফেসের জন্য, সমালোচনামূলক চালিকা শক্তি খুব বড় হবে এবং বেশিরভাগ বৃদ্ধি পার্শ্বীয় পদক্ষেপ প্রক্রিয়া দ্বারা ঘটবে। লক্ষ্য করুন যে একটি সাধারণ দৃঢ়করণ বা স্ফটিকীকরণ প্রক্রিয়ায়, তাপগতিবিদ্যার চালিকা শক্তি সুপারকুলিংয়ের মাত্রা দ্বারা নির্ধারিত হয়। অঙ্গসংস্থান এটি সাধারণত বিশ্বাস করা হয় যে স্ফটিকের যান্ত্রিক এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলিও বিষয়ের সাথে প্রাসঙ্গিক এবং স্ফটিক অঙ্গসংস্থান বৃদ্ধি গতিবিদ্যা এবং শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে অনুপস্থিত যোগসূত্র সরবরাহ করে। জোসিয়াহ উইলার্ড গিবসের ভিন্নধর্মী ভারসাম্য নিয়ে গবেষণার মাধ্যমে প্রয়োজনীয় তাপগতিবিদ্যার যন্ত্রপাতি সরবরাহ করা হয়েছিল। তিনি পৃষ্ঠ শক্তির একটি স্পষ্ট সংজ্ঞা প্রদান করেন, যার দ্বারা পৃষ্ঠ টান ধারণাটি কঠিন এবং তরল উভয়ের ক্ষেত্রেই প্রযোজ্য হয়। তিনি আরও প্রশংসা করেন যে একটি অ্যানিসোট্রপিক পৃষ্ঠ মুক্ত শক্তি একটি অ-গোলাকার ভারসাম্য আকৃতি বোঝায়, যা তাপগতিবিদ্যার দ্বারা এমন আকৃতি হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা উচিত যা মোট পৃষ্ঠ মুক্ত শক্তিকে ন্যূনতম করে। এটি লক্ষণীয় হতে পারে যে হুইস্কার বৃদ্ধি গোঁফের উচ্চ শক্তির যান্ত্রিক ঘটনা এবং তাদের তন্তুযুক্ত অঙ্গসংস্থানের জন্য দায়ী বিভিন্ন বৃদ্ধির প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে যোগসূত্র সরবরাহ করে। (কার্বন ন্যানোটিউব আবিষ্কারের আগে, একক-স্ফটিক গোঁফগুলির যে কোনও উপাদানের তুলনায় সর্বাধিক প্রসার্য শক্তি ছিল)। কিছু প্রক্রিয়া ত্রুটি-মুক্ত গোঁফ তৈরি করে, আবার অন্যদের বৃদ্ধির প্রধান অক্ষ বরাবর একক স্ক্রু স্থানচ্যুতি হতে পারে-যা উচ্চ শক্তির গোঁফ তৈরি করে। হুইস্কার বৃদ্ধির পিছনের প্রক্রিয়াটি ভালভাবে বোঝা যায় না, তবে যান্ত্রিকভাবে প্ররোচিত চাপ, বিভিন্ন উপাদানের বিস্তার দ্বারা প্ররোচিত চাপ এবং তাপীয়ভাবে প্ররোচিত চাপ সহ সংকোচক যান্ত্রিক চাপ দ্বারা উত্সাহিত বলে মনে হয়। ধাতব গোঁফ বিভিন্ন দিক থেকে ধাতব ডেনড্রাইটের থেকে আলাদা। ডেনড্রাইটগুলি গাছের ডালের মতো ফার্ন আকৃতির হয় এবং ধাতুর পৃষ্ঠ জুড়ে বৃদ্ধি পায়। এর বিপরীতে, গোঁফ তন্তুযুক্ত এবং বৃদ্ধির পৃষ্ঠ বা স্তরের সমকোণে থাকে। বিচ্ছুরণ-নিয়ন্ত্রণ খুব সাধারণভাবে যখন সুপারস্যাচুরেশন (বা সুপারকুলিংয়ের মাত্রা) বেশি হয়, এবং কখনও কখনও এটি বেশি না হলেও, বৃদ্ধি গতিবিদ্যা বিচ্ছুরণ-নিয়ন্ত্রিত হতে পারে। এই ধরনের পরিস্থিতিতে, পলিহেড্রাল স্ফটিক রূপটি অস্থিতিশীল হবে, এটি তার কোণ এবং প্রান্তে প্রোট্রুশনগুলি অঙ্কুরিত করবে যেখানে সুপারস্যাচুরেশনের মাত্রা তার সর্বোচ্চ স্তরে থাকে। এই প্রোট্রুশনের অগ্রভাগগুলি স্পষ্টতই সর্বোচ্চ সুপারস্যাচুরেশন পয়েন্ট হবে। সাধারণত বিশ্বাস করা হয় যে, রাসায়নিক সম্ভাব্যতা বৃদ্ধিতে আন্তঃমুখীয় মুক্ত শক্তির প্রভাব অগ্রভাগের বৃদ্ধিকে ধীর করে না দেওয়া পর্যন্ত এবং অগ্রভাগের পুরুত্বের জন্য একটি ধ্রুবক মান বজায় না রাখা পর্যন্ত বহিঃপ্রকাশ দীর্ঘতর (এবং অগ্রভাগে পাতলা) হয়ে যাবে। পরবর্তী টিপ-থিকিং প্রক্রিয়ায়, আকৃতির একটি সংশ্লিষ্ট অস্থিতিশীলতা থাকা উচিত। ছোট ছোট ফোঁটাগুলি বা "ফোঁটাগুলি" অতিরঞ্জিত করা উচিত-এবং দ্রুত বর্ধনশীল পার্শ্ব শাখায় পরিণত হওয়া উচিত। এই ধরনের অস্থিতিশীল (বা মেটাস্টেবল) পরিস্থিতিতে, উল্লেখযোগ্য শাখা এবং বৃদ্ধির দিক নির্ধারণের জন্য অ্যানিসোট্রপির সামান্য মাত্রা যথেষ্ট হওয়া উচিত। এই যুক্তির সবচেয়ে আকর্ষণীয় দিকটি অবশ্যই হল যে এটি ডেনড্রাইটিক বৃদ্ধির প্রাথমিক অঙ্গসংস্থানিক বৈশিষ্ট্যগুলি প্রদান করে। এছাড়াও দেখুন শ্বোরিনভের নিয়ম শস্যের অস্বাভাবিক বৃদ্ধি মেঘ ঘনীভবন নিউক্লিয়াস স্ফটিক কাঠামো জোকরালস্কি প্রক্রিয়া ডেনড্রাইট (ধাতু) ডায়ানার ট্রি ফ্র্যাকশনাল ক্রিস্টালাইজেশন বরফ নিউক্লিয়াস লেজার-উত্তপ্ত পাদদেশের বৃদ্ধি ম্যাঙ্গানিজ নোডুল মাইক্রো-পুলিং-ডাউন মনোক্রিস্টালাইন হুইস্কার প্রোটোক্রিস্টালাইন রিক্রিস্টালাইজেশন (রসায়ন) বীজ স্ফটিক একক স্ফটিক হুইস্কার (ধাতুবিদ্যা) সিমুলেশন কাইনেটিক মন্টে কার্লো পৃষ্ঠ বৃদ্ধি পদ্ধতি রেফারেন্স স্ফটিকবিদ্যা উপাদান পদার্থ বিজ্ঞান খনিজবিদ্যা ভিডিও ক্লিপ ধারণকারী নিবন্ধ