Внутри жидкости – даже жидкости, состоящей только из одного компонента – может быть несколько различных фаз с разными свойствами. Изменения в условиях эксперимента могут привести к переходу жидкости от одной из этих фаз к другой в процессе, называемом переходом жидкость-жидкость (LLT). Если эти переходы происходят чуть ниже точки плавления кристалла, они могут повлиять на его первоначальное образование, известное как зародышеобразование.
Однако механизм таких эффектов и общая применимость этих наблюдений остаются неизвестными.
Исследователи сообщают о значительном сочетании кристаллизации и LLT для молекулярного жидкого трифенилфосфита.
Путем отжига – охлаждения и выдерживания – жидкости при температурах, связанных с LLT материала, они смогли значительно увеличить скорость зародышеобразования и частоту последующей кристаллизации.
«Мы смогли разделить кинетические и термодинамические факторы, которые способствуют образованию кристаллов», – объясняет ведущий автор исследования Рей Курита. "LLT, вызванные отжигом, приводят к изменению локального порядка молекул.
Из-за связи, которую мы определили между кристаллизацией и LLT, эти изменения вызывают аналогичные изменения в кристаллической фазе, что снижает энергию между кристаллической и жидкой фазами, облегчая зарождение кристаллов. Мы надеемся, что наши открытия могут быть использованы в качестве инструмента для определения поведения кристаллизации."
Исследователи считают, что их результаты не только позволяют контролировать и адаптировать эффекты кристаллизации, но и использовать их для исследования свойств материалов путем выявления LLT в материалах, где их эффекты скрыты кристаллизацией.
Например, этот подход может быть использован для более глубокого понимания водных, кремниевых, германиевых и металлических жидких систем.
«Наши результаты дают полезные сведения для понимания и управления кристаллизацией», – объясняет автор исследования Хадзиме Танака. «Мы считаем, что наша работа может иметь важные последствия как для фундаментальных исследований, так и для промышленного применения; например, для получения кристаллов протеина для использования в исследованиях болезней или в нанокристаллических материалах для использования в технологиях."