Kinetic Effects of Impurities on Crystal Growth Processes

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Abstract

視系統中所含的雜質結構而異﹐少量的雜質可能加快或抑制溶液中晶體的成長。特定雜質的選擇會影響到晶體的形狀﹐也會改善結晶產物的品質。過去雖然有文獻對雜質在晶體成長速率影響作探討﹐但溶液中雜質的存在對生長速率影響的確實機構仍然未被確認。溶液中晶體的生長機構通常是由兩步驟串連組成。為質傳擴散及隨後的表面反應兩步驟。一般而言﹐極難區別雜質對晶體成長機構中的質傳效應與表面反應的分別影響。蔗糖的分子結構為一分子果糖和葡萄糖所構成﹐而棉子糖的結構為一分子果糖﹐葡萄糖和半乳糖所構成。我們將探討這些相似性極高的結構物中﹐各項雜質如何影響蔗糖晶體的成核表現﹐結晶速率。並分析雜質分別對溶質擴散步驟與表面反應步驟如何影響晶體成長。利用流動式顯微照相系統來觀察葡萄糖﹑果糖及棉子糖在蔗糖溶液中對晶體成長的影響。生長與晶體的大小無關﹐成長速率可得到。雜質的存在對溶液中的蔗糖晶體成長速率有提高或抑制的能力。生長速率會隨著表面吸附雜質於晶體表面比率(θ)的增加而變快﹐並考慮有效因子(α)對雜質吸附於晶體表面對生長促進的能力。當 >1﹐在晶體成長上雜質吸附在晶體表面有促進生長的能力。 <1﹐在晶體成長上雜質吸附在晶體表面有減速的能力。 =1﹐在晶體成長上雜質吸附在晶體表面並沒有影響。當溶質擴散的速度很快時﹐可假設雜質在晶體表面吸附可設為達到平衡狀態。因此Langmuir 等溫吸附可用於表示晶體表面吸附雜質比率和雜質在溶液中濃度之關係。將實驗所得晶體成長速率相關數據帶入所提出之動力成長方程式﹐即可求得吸附常數﹑雜質有效因子及相關參數﹐並分析其成長機制及影響原因。

Project IDs

Project ID:PB9308-3556
External Project ID:NSC93-2214-E182-004
StatusFinished
Effective start/end date01/08/0431/07/05