Crystal growth
படிகமானது ஒரு திடமான பொருள், அதன் உறுப்பு அணுக்கள், மூலக்கூறுகள் அல்லது அயனிகள் மூன்று இடஞ்சார்ந்த பரிமாணங்களிலும் விரிவடைந்து ஒழுங்காக மீண்டும் மீண்டும் வடிவத்தில் அமைக்கப்பட்டுள்ளன. படிக வளர்ச்சி என்பது படிகமயமாக்கல் செயல்முறையின் ஒரு முக்கிய கட்டமாகும், மேலும் படிக ஜாலகத்தின் சிறப்பியல்பு ஏற்பாட்டில் புதிய அணுக்கள், அயனிகள் அல்லது பாலிமர் சரங்களை சேர்ப்பதைக் கொண்டுள்ளது. வளர்ச்சியைத் தொடங்க வேண்டுமென்றே சேர்க்கப்பட்ட ஒரு "விதை" படிகமானது ஏற்கனவே இல்லையென்றால், வளர்ச்சி பொதுவாக ஒரே மாதிரியான அல்லது பன்முகத்தன்மை கொண்ட (மேற்பரப்பு வினையூக்கி) நியூக்ளியேஷனின் ஆரம்ப கட்டத்தைப் பின்பற்றுகிறது. படிக வளர்ச்சியின் செயல்பாடு ஒரு படிக திடத்தை உருவாக்குகிறது, அதன் அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகள் நெருக்கமாக நிரம்பியுள்ளன, ஒருவருக்கொருவர் தொடர்புடைய இடத்தில் நிலையான நிலைகளுடன். பொருளின் படிக நிலை ஒரு தனித்துவமான கட்டமைப்பு விறைப்பு மற்றும் சிதைவுக்கு மிக அதிக எதிர்ப்பால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது (அதாவது. வடிவம் மற்றும்/அல்லது அளவின் மாற்றங்கள்). பெரும்பாலான படிக திடப்பொருட்கள் யங் மாடுலஸ் மற்றும் நெகிழ்ச்சித்தன்மையின் வெட்டு மாடுலஸ் ஆகிய இரண்டின் உயர்ந்த மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளன. இது பெரும்பாலான திரவங்கள் அல்லது திரவங்களுடன் முரண்படுகிறது, அவை குறைந்த வெட்டு மாடுலஸைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் பொதுவாக மேக்ரோஸ்கோபிக் பிசுபிசுப்பு ஓட்டத்திற்கான திறனை வெளிப்படுத்துகின்றன. கண்ணோட்டம் ஒரு நிலையான அணுக்கரு வெற்றிகரமாக உருவான பிறகு, ஒரு வளர்ச்சி நிலை ஏற்படுகிறது, இதில் இலவச துகள்கள் (அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகள்) அணுக்கரு மீது உறிஞ்சி அதன் படிக அமைப்பை அணுக்கரு தளத்திலிருந்து வெளிப்புறமாக பரப்புகின்றன. இந்த செயல்முறை நியூக்ளியேஷனை விட கணிசமாக வேகமாக உள்ளது. இத்தகைய விரைவான வளர்ச்சிக்கான காரணம் என்னவென்றால், உண்மையான படிகங்கள் இடப்பெயர்வுகள் மற்றும் பிற குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை தற்போதுள்ள படிக கட்டமைப்பில் துகள்களைச் சேர்ப்பதற்கான வினையூக்கியாக செயல்படுகின்றன. இதற்கு மாறாக, சரியான படிகங்கள் (குறைபாடுகள் இல்லாதவை) மிகவும் மெதுவாக வளரும். மறுபுறம், அசுத்தங்கள் படிக வளர்ச்சி தடுப்பான்களாக செயல்படக்கூடும், மேலும் படிக பழக்கத்தையும் மாற்றியமைக்கலாம். நியூக்ளியேஷன் நியூக்ளியேஷன் அந்நிய துகள்களின் செல்வாக்கு இல்லாமல் ஒரே மாதிரியாக இருக்கலாம் அல்லது அந்நிய துகள்களின் செல்வாக்குடன் பன்முகத்தன்மையுடன் இருக்கலாம். பொதுவாக, பன்முக நியூக்ளியேஷன் மிக விரைவாக நடைபெறுகிறது, ஏனெனில் வெளிப்புற துகள்கள் படிகத்தின் வளர்ச்சிக்கு ஒரு சாரக்கட்டு போல் செயல்படுகின்றன, இதனால் ஒரு புதிய மேற்பரப்பு மற்றும் ஆரம்ப மேற்பரப்பு ஆற்றல் தேவைகளை உருவாக்க வேண்டிய அவசியத்தை நீக்குகிறது. பன்முக நியூக்ளியேஷன் பல முறைகளால் நிகழலாம். படிகத்தில் வளர்க்கப்படும் கொள்கலனில் சிறிய சேர்த்தல்கள் அல்லது வெட்டுக்கள் மிகவும் பொதுவானவை. இதில் கண்ணாடிப் பொருட்களின் பக்கங்களிலும் கீழேயும் கீறல்கள் அடங்கும். படிக வளர்ப்பில் ஒரு பொதுவான நடைமுறை என்னவென்றால், ஒரு சரம் அல்லது பாறை போன்ற ஒரு வெளிநாட்டு பொருளை கரைசலில் சேர்ப்பது, இதன் மூலம் படிக வளர்ச்சியை எளிதாக்குவதற்கும், முழுமையாக படிகமாக்குவதற்கான நேரத்தைக் குறைப்பதற்கும் நியூக்ளியேஷன் தளங்களை வழங்குகிறது. நியூக்ளியேட்டிங் தளங்களின் எண்ணிக்கையையும் இந்த முறையில் கட்டுப்படுத்தலாம். ஒரு புத்தம் புதிய கண்ணாடிப்பொருள் அல்லது ஒரு பிளாஸ்டிக் கொள்கலன் பயன்படுத்தப்பட்டால், படிகங்கள் உருவாகாமல் போகலாம், ஏனெனில் கொள்கலன் மேற்பரப்பு பன்முக நியூக்ளியேஷனை அனுமதிக்க மிகவும் மென்மையானது. மறுபுறம், மோசமாக கீறப்பட்ட கொள்கலன் சிறிய படிகங்களின் பல கோடுகளுக்கு வழிவகுக்கும். மிதமான எண்ணிக்கையிலான நடுத்தர அளவிலான படிகங்களை அடைய, ஒரு சில கீறல்களைக் கொண்ட ஒரு கொள்கலன் சிறப்பாக செயல்படுகிறது. அதேபோல், முன்பு தயாரிக்கப்பட்ட சிறிய படிகங்கள் அல்லது விதை படிகங்களை ஒரு படிக வளரும் திட்டத்தில் சேர்ப்பது கரைசலுக்கு நியூக்ளியேட்டிங் தளங்களை வழங்கும். ஒரே ஒரு விதை படிகத்தைச் சேர்ப்பது ஒரு பெரிய ஒற்றை படிகத்தை விளைவிக்க வேண்டும். வளர்ச்சியின் வழிமுறைகள் ஒரு படிகத்திற்கும் அதன் நீராவிக்கும் இடையிலான இடைமுகம் உருகும் புள்ளிக்குக் கீழே உள்ள வெப்பநிலையில் மூலக்கூறு ரீதியாக கூர்மையாக இருக்கலாம். ஒரு சிறந்த படிக மேற்பரப்பு ஒற்றை அடுக்குகள் பரவுவதன் மூலம் அல்லது அதற்கு சமமாக, அடுக்குகளை கட்டுப்படுத்தும் வளர்ச்சி படிகளின் பக்கவாட்டு முன்னேற்றத்தால் வளர்கிறது. புலனுணர்வு வளர்ச்சி விகிதங்களுக்கு, வெப்ப ஏற்ற இறக்கங்கள் மூலம் நியூக்ளியேஷன் ஏற்படுவதற்கு போதுமான நியூக்ளியேஷன் தடையை குறைக்க இந்த பொறிமுறைக்கு ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட உந்து சக்தி (அல்லது சூப்பர் குளிரூட்டலின் அளவு) தேவைப்படுகிறது. உருகுவதிலிருந்து படிக வளர்ச்சி கோட்பாட்டில், பர்ட்டன் மற்றும் காப்ரெரா இரண்டு முக்கிய வழிமுறைகளுக்கு இடையில் வேறுபடுத்தியுள்ளனர்ஃ சீரான பக்கவாட்டு வளர்ச்சி மேற்பரப்பு படிகளின் பக்கவாட்டு இயக்கத்தால் முன்னேறுகிறது, அவை உயரத்தில் ஒரு இடைநிலை இடைவெளி (அல்லது அதன் சில ஒருங்கிணைந்த பெருக்கல்). மேற்பரப்பின் ஒரு உறுப்பு எந்த மாற்றத்திற்கும் ஆளாகாது மற்றும் ஒரு படி கடந்து செல்லும் போது தவிர இயல்பாக முன்னேறாது, பின்னர் அது படி உயரத்தால் முன்னேறுகிறது. ஒரு மேற்பரப்பின் இரண்டு அருகிலுள்ள பகுதிகளுக்கு இடையிலான மாற்றமாக இந்த படிநிலையைக் கருதுவது பயனுள்ளதாக இருக்கும், அவை ஒன்றுக்கொன்று இணையாக இருப்பதால் கட்டமைப்பில் ஒரே மாதிரியானவை-ஒருங்கிணைந்த எண்ணிக்கையிலான லட்டிஸ் விமானங்களால் ஒருவருக்கொருவர் இடம்பெயர்ந்தன. படி உயரம் பரவலான மேற்பரப்பின் தடிமனை விட மிகவும் சிறியதாக இருந்தாலும், பரவலான மேற்பரப்பில் ஒரு படியின் தனித்துவமான சாத்தியத்தை இங்கே கவனியுங்கள். சீரான இயல்பான வளர்ச்சி மேற்பரப்பு ஒரு படிப்படியான வளர்ச்சி பொறிமுறையின் தேவை இல்லாமல் இயல்பாக முன்னேறுகிறது. இதன் பொருள் என்னவென்றால், போதுமான வெப்ப இயக்கவியல் உந்து சக்தியின் முன்னிலையில், மேற்பரப்பின் ஒவ்வொரு உறுப்பும் இடைமுகத்தின் முன்னேற்றத்திற்கு பங்களிக்கும் தொடர்ச்சியான மாற்றத்தை ஏற்படுத்தும் திறன் கொண்டது. ஒரு கூர்மையான அல்லது தொடர்ச்சியற்ற மேற்பரப்புக்கு, இந்த தொடர்ச்சியான மாற்றம் ஒவ்வொரு அடுத்தடுத்த புதிய அடுக்குக்கும் பெரிய பகுதிகளில் அதிகமாகவோ அல்லது குறைவாகவோ ஒரே மாதிரியாக இருக்கலாம். மேலும் பரவலான மேற்பரப்புக்கு, ஒரு தொடர்ச்சியான வளர்ச்சி பொறிமுறைக்கு ஒரே நேரத்தில் பல தொடர்ச்சியான அடுக்குகளில் மாற்றங்கள் தேவைப்படலாம். சீரான பக்கவாட்டு வளர்ச்சி என்பது படிகளின் வடிவியல் இயக்கமாகும்-இது முழு மேற்பரப்பின் இயக்கத்திற்கும் மாறாக இயல்பானது. மாற்றாக, சீரான இயல்பான வளர்ச்சி என்பது மேற்பரப்பின் ஒரு தனிமத்தின் நேர வரிசையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. இந்த முறையில், ஒரு படி தொடர்ச்சியான மாற்றத்தின் வழியாகச் செல்லும்போது தவிர வேறு எந்த இயக்கமும் மாற்றமும் இல்லை. கொடுக்கப்பட்ட நிபந்தனைகளின் எந்தவொரு தொகுப்பின் கீழும் எந்த வழிமுறை செயல்படும் என்பதைக் கணிப்பது படிக வளர்ச்சியைப் புரிந்துகொள்வதற்கு அடிப்படையாகும். இந்த கணிப்பைச் செய்ய இரண்டு அளவுகோல்கள் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளனஃ மேற்பரப்பு பரவுகிறதா இல்லையாஃ ஒரு பரவலான மேற்பரப்பு என்பது ஒரு கட்டத்தில் இருந்து மற்றொரு கட்டத்திற்கு மாறுவது தொடர்ச்சியானது, இது பல அணு விமானங்களில் நிகழ்கிறது. இது ஒரு கூர்மையான மேற்பரப்புக்கு மாறாக உள்ளது, இதற்காக பண்புகளில் பெரிய மாற்றம் (எ. கா. அடர்த்தி அல்லது கலவை) தொடர்ச்சியற்றது, மேலும் பொதுவாக ஒரு இடைநிலை தூரத்தின் ஆழத்தில் மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. மேற்பரப்பு ஒருமையா இல்லையாஃ ஒருமை மேற்பரப்பு என்பது நோக்குநிலையின் செயல்பாடாக மேற்பரப்பு பதற்றம் ஒரு சுட்டிக்காட்டப்பட்ட குறைந்தபட்சத்தைக் கொண்ட ஒன்றாகும். ஒற்றை மேற்பரப்புகளின் வளர்ச்சிக்கு படிகள் தேவை என்று அறியப்படுகிறது, அதேசமயம் பொதுவாக ஒற்றை அல்லாத மேற்பரப்புகள் தொடர்ந்து இயல்பாக முன்னேற முடியும் என்று கருதப்படுகிறது. உந்து சக்தி பக்கவாட்டு வளர்ச்சியின் தோற்றத்திற்கு தேவையான தேவைகளை அடுத்ததாக கருதுங்கள். மேற்பரப்பில் உள்ள எந்தப் பகுதியும் ஒரு உந்து சக்தியின் முன்னிலையில் ஒரு மெட்டாஸ்டபிள் சமநிலையை அடையும் போது பக்கவாட்டு வளர்ச்சி பொறிமுறை கண்டறியப்படும் என்பது தெளிவாகிறது. பின்னர் அது ஒரு படி செல்லும் வரை அத்தகைய சமநிலை கட்டமைப்பில் இருக்கும். அதன்பிறகு, படியின் ஒவ்வொரு பகுதியையும் தவிர உள்ளமைவு ஒரே மாதிரியாக இருக்கும், ஆனால் படி உயரத்தால் முன்னேறியிருக்கும். ஒரு உந்து சக்தியின் முன்னிலையில் மேற்பரப்பு சமநிலையை அடைய முடியாவிட்டால், அது படிகளின் பக்கவாட்டு இயக்கத்திற்காக காத்திருக்காமல் தொடர்ந்து முன்னேறும். எனவே, உந்து சக்தியின் முன்னிலையில் சமநிலை நிலையை அடையும் மேற்பரப்பின் திறன் தனித்துவமான அம்சமாகும் என்று கான் முடிவு செய்தார். ஒரு படிக ஊடகத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு மேற்பரப்பு அல்லது இடைமுகத்திற்கும், ஒரு முக்கியமான உந்து சக்தி உள்ளது என்றும், இது மீறினால், மேற்பரப்பு அல்லது இடைமுகம் இயல்பாக முன்னேற உதவும் என்றும், மீறப்படாவிட்டால், பக்கவாட்டு வளர்ச்சி பொறிமுறை தேவைப்படும் என்றும் அவர் முடிவு செய்தார். எனவே, போதுமான அளவு பெரிய உந்து சக்திகளுக்கு, இடைமுகம் ஒரு பன்முக நியூக்ளியேஷன் அல்லது திருகு இடப்பெயர்ச்சி பொறிமுறையின் நன்மை இல்லாமல் ஒரே மாதிரியாக நகர முடியும். போதுமான அளவு பெரிய உந்துசக்தியை உருவாக்குவது இடைமுகத்தின் பரவலைப் பொறுத்தது, இதனால் மிகவும் பரவலான இடைமுகங்களுக்கு, இந்த முக்கியமான உந்துசக்தி மிகவும் சிறியதாக இருக்கும், இதனால் எந்த அளவிடக்கூடிய உந்துசக்தியும் அதை விட அதிகமாக இருக்கும். மாற்றாக, கூர்மையான இடைமுகங்களுக்கு, முக்கியமான உந்து சக்தி மிகப் பெரியதாக இருக்கும், மேலும் பெரும்பாலான வளர்ச்சி பக்கவாட்டு படி பொறிமுறையால் ஏற்படும். ஒரு வழக்கமான திடப்படுத்தல் அல்லது படிகமயமாக்கல் செயல்பாட்டில், வெப்ப இயக்கவியல் உந்து சக்தி சூப்பர் குளிரூட்டலின் அளவால் கட்டளையிடப்படுகிறது என்பதை நினைவில் கொள்க. உருவவியல் படிகத்தின் இயந்திர மற்றும் பிற பண்புகளும் பொருள் விஷயத்துடன் தொடர்புடையவை என்றும், படிக உருவவியல் வளர்ச்சி இயக்கவியல் மற்றும் இயற்பியல் பண்புகளுக்கு இடையிலான காணாமல் போன இணைப்பை வழங்குகிறது என்றும் பொதுவாக நம்பப்படுகிறது. ஜோஸியா வில்லார்ட் கிப்ஸின் பன்முக சமநிலை பற்றிய ஆய்வால் தேவையான வெப்ப இயக்கவியல் கருவி வழங்கப்பட்டது. மேற்பரப்பு ஆற்றல் பற்றிய தெளிவான வரையறையை அவர் வழங்கினார், இதன் மூலம் மேற்பரப்பு பதற்றம் என்ற கருத்து திடப்பொருட்கள் மற்றும் திரவங்களுக்கும் பொருந்தும். அனிசோட்ரோபிக் மேற்பரப்பு இலவச ஆற்றல் ஒரு கோளமற்ற சமநிலை வடிவத்தைக் குறிக்கிறது என்பதையும் அவர் பாராட்டினார், இது வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக மொத்த மேற்பரப்பு இலவச ஆற்றலைக் குறைக்கும் வடிவமாக வரையறுக்கப்பட வேண்டும். விஸ்கர் வளர்ச்சி மீசை அதிக வலிமை கொண்ட இயந்திர நிகழ்வுக்கும் அவற்றின் நார்ச்சத்து உருவவியலுக்கு காரணமான பல்வேறு வளர்ச்சி வழிமுறைகளுக்கும் இடையிலான தொடர்பை வழங்குகிறது என்பதைக் குறிப்பிடுவது அறிவுறுத்தலாக இருக்கலாம். (கார்பன் நானோகுழாய்கள் கண்டுபிடிக்கப்படுவதற்கு முன்பு, ஒற்றை-படிக மீசை அறியப்பட்ட எந்தப் பொருட்களையும் விட அதிக இழுவிசை வலிமையைக் கொண்டிருந்தது). சில வழிமுறைகள் குறைபாடு இல்லாத மீசை உருவாக்குகின்றன, மற்றவை வளர்ச்சியின் முக்கிய அச்சில் ஒற்றை திருகு இடப்பெயர்ச்சிகளைக் கொண்டிருக்கலாம்-அதிக வலிமை கொண்ட மீசை உருவாக்குகின்றன. விஸ்கர் வளர்ச்சியின் பின்னணியில் உள்ள வழிமுறை நன்கு புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை, ஆனால் இயந்திர ரீதியாக தூண்டப்பட்ட அழுத்தங்கள், பல்வேறு கூறுகளின் பரவுதலால் தூண்டப்பட்ட அழுத்தங்கள் மற்றும் வெப்பத்தால் தூண்டப்பட்ட அழுத்தங்கள் உள்ளிட்ட அழுத்த இயந்திர அழுத்தங்களால் ஊக்குவிக்கப்படுவதாகத் தெரிகிறது. உலோக மீசை பல விஷயங்களில் உலோக டென்ட்ரைட்களிலிருந்து வேறுபடுகிறது. டென்ட்ரைட்டுகள் ஒரு மரத்தின் கிளைகளைப் போல ஃபெர்ன் வடிவத்தில் உள்ளன, மேலும் உலோகத்தின் மேற்பரப்பு முழுவதும் வளரும். இதற்கு மாறாக, மீசை நார்ச்சத்து மற்றும் வளர்ச்சியின் மேற்பரப்பு அல்லது அடி மூலக்கூறுக்கு சரியான கோணத்தில் காட்டப்படுகிறது. பரவல்-கட்டுப்பாடு மிகவும் பொதுவாக மேற்பரப்பு (அல்லது சூப்பர் குளிரூட்டலின் அளவு) அதிகமாக இருக்கும்போது, சில நேரங்களில் அது அதிகமாக இல்லாதபோது கூட, வளர்ச்சி இயக்கவியல் பரவல்-கட்டுப்படுத்தப்படலாம். இத்தகைய நிலைமைகளின் கீழ், பாலிஹெட்ரல் படிக வடிவம் நிலையற்றதாக இருக்கும், இது அதன் மூலைகளிலும் விளிம்புகளிலும் முளைப்புக்களை முளைக்கும், அங்கு மேற்பரப்பு அளவு அதன் மிக உயர்ந்த மட்டத்தில் இருக்கும். இந்த புரோட்ரஷன்களின் நுனிகள் மிக உயர்ந்த மேற்பரப்பு புள்ளிகளாக தெளிவாக இருக்கும். இரசாயன ஆற்றலை உயர்த்துவதில் இடைமுக இலவச ஆற்றலின் விளைவு முனை வளர்ச்சியை மெதுவாக்கி, முனை தடிமனுக்கு ஒரு நிலையான மதிப்பை பராமரிக்கும் வரை முன்முனைவு நீளமாக (மற்றும் முனையில் மெல்லியதாக) மாறும் என்று பொதுவாக நம்பப்படுகிறது. அடுத்தடுத்த முனை-தடிமனான செயல்பாட்டில், வடிவத்தின் தொடர்புடைய உறுதியற்ற தன்மை இருக்க வேண்டும். சிறிய புடைப்புகள் அல்லது "வீக்கங்கள்" மிகைப்படுத்தப்பட வேண்டும்-மேலும் வேகமாக வளர்ந்து வரும் பக்க கிளைகளாக உருவாக வேண்டும். இத்தகைய நிலையற்ற (அல்லது மெட்டாஸ்டபிள்) சூழ்நிலையில், குறிப்பிடத்தக்க கிளை மற்றும் வளர்ச்சியின் திசைகளைத் தீர்மானிக்க சிறிய அளவிலான அனிசோட்ரோபி போதுமானதாக இருக்க வேண்டும். இந்த வாதத்தின் மிகவும் கவர்ச்சிகரமான அம்சம் என்னவென்றால், இது டென்ட்ரிடிக் வளர்ச்சியின் முதன்மை உருவவியல் அம்சங்களை வழங்குகிறது. அசாதாரண தானிய வளர்ச்சி ச்வோரினோவின் விதி மேக ஒடுக்க அணுக்கரு படிக அமைப்பு சொக்ரால்ஸ்கி செயல்முறை டென்ட்ரைட் (உலோகம்) டயானாவின் மர பின்ன படிகமயமாக்கல் ஐஸ் நியூக்ளியஸ் லேசர்-வெப்பப்படுத்தப்பட்ட பீடஸ்டல் வளர்ச்சி மாங்கனீசு முடிச்சு மைக்ரோ-இழுப்பு-கீழ் மோனோகிரிஸ்டலின் விஸ்கர் புரோட்டோகிரிஸ்டலின் மறு படிகமயமாக்கல் (வேதியியல்) விதை படிக ஒற்றை படிக விஸ்கர் (உலோகவியல்) உருவகப்படுத்துதல் இயக்க மான்டே கார்லோ மேற்பரப்பு வளர்ச்சி முறை குறிப்புகள் படிகவியல் பொருட்கள் பொருள் அறிவியல் கனிமவியல் வீடியோ கிளிப்களைக் கொண்ட கட்டுரைகள்