Рост и форма кристаллов

Учение о росте кристаллов — значительно менее стройный и разработанный раздел науки о кристаллах, чем геометрическая кристаллография, кристаллофизика и кристаллохимия.

Современные обзоры показывают, насколько разнороден и нередко противоречив тот теоретический и экспериментальный материал, который составляет его содержание1)- Тем не менее роль этой области знания очень велика. На ней основывается искусственное выращивание технических монокристаллов и решение многочисленных проблем физики, химии и физической химии, касающихся образования кристаллической структуры.

Учение о росте кристаллов, в сущности, выросло из попыток ответить на следующие, казалось бы, элементарные вопросы: каким образом возникает закономерная многогранная форма кристаллов? Почему химическому веществу, обладающему определенным строением, соответствуют и определенные формы кристаллов? Как влияют на них условия образования? Поэтому главным содержанием учения о росте кристаллов является морфология кристаллов.

Вопрос о форме кристаллов с физико-химических позиций впервые рассмотрел Гиббс (1878 г.). Он выдвинул и термодинамически строго обосновал положение о равновесной форме кристаллов как о форме, которая обладает минимальной свободной поверхностной энергией из всех форм, возможных при данном объеме.

Независимо от Гиббса то же положение выдвинул П. Кюри (1885 г.). Кюри пришел также к заключению, что кристалл, находящийся в насыщенном растворе и не имеющий равновесной формы, должен к ней стремиться и может преобразоваться в нее в результате растворения одних частей и роста других1). Гиббс и Кюри не установили связи между выдвинутым ими принципом минимума свободной поверхностной энергии и геометрической формой кристалла2). Это сделал основоположник советской физической кристаллографии Г. В. Вульф (1895 г.) с характерной для его работ простотой. Он показал, что удельные поверхностные энергии граней прямо пропорциональны длинам нормалей, проведенных из центра кристалла к граням равновесной формы.

Это положение Вульф вывел из принципа Гиббса— Кюри, который получил с того времени название принципа Гиббса—Кюри—Вульфа, или Гиббса—Вульфа. С изложения теоремы Вульфа начинается множество современных  теоретических   работ  по  росту  кристаллов.

Дальнейшее развитие и применение этих представлений было затруднено сложностью экспериментального определения и теоретического расчета поверхностных энергий граней. Для кристаллов щелочных гало-генидов такие расчеты были сделаны Борном и Штерном (1919 г.), Ямадой (1923 г.), Я. И. Френкелем (1924 г.). <...>