分子與晶體的結合：解開晶體形成背後的祕密

編譯／高晟鈞

天然水晶生長在地殼深處，是經歷火山和地震的交相洗禮，最後誕生出來的美麗晶體，也成了人們喜歡的珠寶之一。然而，嚴格意義上來說，水晶其實也只是「晶體」（Crysal）的一種，那麼晶體是什麼、如何生成、對我們生活又有什麼影響呢？

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晶體生長淺談

早在數千年前，人類便學會如何曬鹽與製糖，而這個過程便是最經典的「晶體生長」範例。

在化學世界中，晶體的生長是在物相轉變的情況下形成的，可以簡單理解成，當一個水溶液過飽和或是過冷卻時，多餘的介質會釋出並形成結晶微粒子（成核作用），最後一步步在系統內成長成晶體。

晶體生長的秘密

影響晶體生長的快慢、穩定性與難易度的因素有許多，對此，科學家們也爭論了超過60餘年。由A.A. Chernov博士所提出的一種理論，得到了大多數人的認可，即晶體生長的關鍵，很大程度取決於溶質與溶劑間的相互作用。

休士頓大學的研究員Peter Vekilov博士在近期發表於PNAS的一篇論文揭示了影響晶體形成的要素，以及分子是如何成為其中的一部分。

透過使用完全有機溶質（只有碳鍵）與4種具有不同結構和功能的溶劑，結合先進的實驗儀器與技術，Vekilov博士做出了一項革命性的發現：晶體在生長前會經歷一個「過渡態」（Intermediate State），而如何最大化過渡態的穩定性將是影響晶體生長的關鍵。

這推翻了先前溶質與溶劑相互作用的主流理論，因此如何透過添加溶質與其他特殊物質來穩定過渡態，將成為影響晶體生長的時間、難易度與穩定性的關鍵；另一方面，也能減緩不必要多晶型物體生長的情況。

資料來源:ScitechDaily

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