核生成と粒子成長の大きな違いは、核生成は新しい構造を形成することであり、粒子成長は既存の構造を大きくするプロセスであることだ。

粒子の成長には、核生成、凝集、凝集の3段階がある。核生成は、粒子成長の最初のステップである。私たちは、粒子の成長を「結晶成長」と呼ぶことがあります。したがって、核生成は結晶の生成の最初のステップとなる。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 核生成とは 3. 粒子成長とは 4. 横並び比較 - 核生成と粒子成長の表形式 5. まとめ

核生成は何ですか？

核生成は結晶生成の初期過程である。結晶は、溶液、液体、蒸気から形成することができます。ここでは、少数のイオン、原子、分子をさまざまなパターンで配置し、さらにイオンや分子を付着させることができる位置を形成することで、結晶を大きくすることができる。例えば、砂糖が水中で過飽和になると核生成が起こり、砂糖の分子同士がくっつき、大きな結晶構造を形成する。

図1：核生成

核生成プロセスには、均一系と非均質系の2種類があります。ヘテロジニアスプロセスはホモジニアスプロセスより一般的である。しかし、過飽和や過冷却を伴うと均質なプロセスが起こりやすくなる。

粒子成長は何ですか？

結晶を成長させることである。核生成、凝集凝縮、凝集の3段階がある。ここでは、核生成によってプロセスが開始され、その後、新しく形成された結晶構造にさらにイオンや分子が結合して、結晶が成長する。さらに、結晶成長は3次元的に行われる。

図2：結晶成長の3段階

また、結晶成長の繰り返しパターンにおいて、分子やイオンが実際の位置と異なる場所に落下すると、結晶欠陥が発生することがある。通常、これらの分子やイオンは結晶内の一定の位置に捕捉されるため、結晶の成長は不可逆的である。

核生成と粒子成長の違い

核生成は結晶生成の初期過程であり、粒子成長または結晶成長は既存の結晶構造のサイズを大きくする過程である。これが核生成と粒子成長の決定的な違いなんですね。さらに、核生成は開始過程であるのに対し、粒子成長はこの開始過程の伝播である。

核生成と粒子成長の例として、気相でのダイヤモンドの均一核生成、水中で砂糖が過飽和になったときの結晶の生成などが挙げられる。

以下のインフォグラフィックは、核生成と粒子成長の違いをまとめたものです。

概要 - 核生成 vs. 粒子成長

つまり、核生成とは、粒子が成長する最初のステップのことである。核生成と粒子成長の大きな違いは、核生成は新しい構造を形成することであり、粒子成長は既存の構造が大きくなる過程であることだ。

引用

1 Hui-Min Liu, Davis Dandy, Diamond Chemical Vapor Deposition, 19952. "Nucleation".Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, 3 February 2014, available here.