Top.Mail.Ru
? ?
entries friends calendar profile Previous Previous Next Next
don_beaver
don_beaver
don_beaver
Научная история: кристаллические загадки
Я нежно люблю кристаллы и минералы. Во-первых, я - уралец, Бажова читал с пелёнок, в Ильменском заповеднике бывал и Ильменский минералогический музей посещал. Во-вторых, на первых курсах университета, пока теоретической физикой возможности заниматься не было (в смысле - в рамках самостоятельной студенческой науки), развлекался кристаллофизикой, выращивал кристаллы каких-то квасцов в собственноручно собранном термостате и т.д. В университете работали серьёзно над промышленным кварцем. Несколько лет назад я посетил свою альма-матер и мне старый знакомый-преподаватель подарил огромный – в пару кило – монокристалл прозрачного пьезокварца. Сейчас он стоит у меня на столе. Кристалл – это макроокно в микромир молекул. Каждая грань крупного кристалла устроена/растёт совершенно особенным образом – ступеньками, бугорками и т.д. И структура растущей грани, и сама форма кристалла является прямым отражением геометрической формы молекулы, поэтому рассматривая кристалл, вы, в каком-то смысле, любуетесь самой молекулой, причём без всякого микроскопа. Трогая грани кристалла вы даже – абсолютно буквально - трогаете разные бока этой молекулы.
Недавно минералогический отдел Смитсониана потряс меня богатством своей экспозиции.

Бериллы



Топазы

Пириты




















А теперь – об одной интересной загадке. Геометрическую правильную форму имеют только монокристаллы, которые отражают регулярную выстроенность составляющих их молекул. Как только образуется поликристаллическая масса, она уже квазиаморфна как целое – мелкие кристаллы могут покрывать любые поверхности, но образовать какую-то регулярную структуру сами не могут. Аналогия: каждая мидия в отдельности образует вполне изящную и растущую моноструктуру, но ракушки как коллектив способны лишь облепить причальные столбы и прибрежные камни. Самопроизвольно выстроится в геометрическую правильную звезду, шестиугольник или во фразу «Маша, я тебя люблю» мидии не могут. Очевидно, ведь? Я всегда так и думал. И вот в каком-то хозяйственном магазине купил задёшево пару крупных агатов. В каждом из них оказалась какая-то странная поликристаллическая плёнка. И в одном она совершенно отчётливо выстроилась в геометрическую фигуру! Вот смотрите:







То есть мы имеем дела с геометрически совершенной структурой, образованной мелкими кристаллами. Плёнка выросла вокруг канала, по которому шёл раствор. Это, возможно, и позволило мини-кристаллам сложиться в тонкую – порядка полутора миллиметров толщиной – пластинку и даже свернуть её в многоугольную структуру. Теоретически я могу представить легкорастворимый монокристалл, на который налипла пленка труднорастворимых поликристаллов, а потом монокристалл растаял, оставив пленку висеть самостоятельно. Но это странно – ведь тут явно канал для раствора, а не место для кристалла. Кто-нибудь слышал о таких «вторичных» кристаллических структурах – геометрически правильных фигурах из большого количества мелких кристаллов?

Tags:

16 comments or Leave a comment
Comments
ice_blackwell From: ice_blackwell Date: February 10th, 2010 08:08 pm (UTC) (Link)
Да мы щас от таких фигур не знаем куда деваться - все дороги ими завалило.

Снежинки же тоже поликристаллы. Вполне себе правильные.
don_beaver From: don_beaver Date: February 10th, 2010 09:22 pm (UTC) (Link)
Не-а, дороги являются направляющей геометрической силой - как столб для мидий. Про правильные снежинки я думал, но там полагаю, только несколько монокристаллов. Когда их много - летят уже хлопья. В данных стенках кристаллы очень мелкие. То есть из миникристаллов размером d образована правильная геометрическая структура размером L>>d (примерно на 2 порядка).
В целом мысль правильная - видимо между монокристаллами существует слабое взаимодействие, которое в определенных условиях (снежинки в практической невесомости, кристаллы в внутриагатовом растворе) приводят к сложению монокристаллов в правильную поликристаллическую фигуру. Возможно, это хорошо известное явление, просто я никогда о таком не слышал (за исключением небольших снежинок).
ice_blackwell From: ice_blackwell Date: February 10th, 2010 09:29 pm (UTC) (Link)
Ещё можно вспомнить морозные узоры на стёклах.

Кстати, механизм образования вашей белой призмы мог быть такой: образовался монокристалл, на нём наросла эта белая корка, а потом состав раствора почему-то изменился, и кристалл растаял. А корка осталась.
don_beaver From: don_beaver Date: February 10th, 2010 09:35 pm (UTC) (Link)
Да, морозный узоры могут быть близки по физике. Им там может помогать стекло, убирая одну степень свободы.
А насчет монокристалла - это я первый придумал!
"Теоретически я могу представить легкорастворимый монокристалл, на который налипла пленка труднорастворимых поликристаллов, а потом монокристалл растаял, оставив пленку висеть самостоятельно. Но это странно – ведь тут явно канал для раствора, а не место для кристалла".
ice_blackwell From: ice_blackwell Date: February 11th, 2010 04:48 am (UTC) (Link)
Упс. Действительно :) Сорри, глаза уже слипались, читал по диагонали.
А судя по тому, что плёнка внутри гораздо более гладкая, чем снаружи (насколько видно по снимкам) - эта версия очень правдоподобная.
From: (Anonymous) Date: February 11th, 2010 11:36 am (UTC) (Link)

Dyna Soar

Снежинка - дендрит: При её росте кристаллизация из газовой фазы происходит быстрее в более доступных местах/ направлениях.
satiasun From: satiasun Date: February 10th, 2010 08:15 pm (UTC) (Link)
Такие фотографии! Очень красиво! Особенно впечатляет та, где есть подпись - кварц (халцедон) - голографический эффект такой, и та что расположена над ней...Такой, почти морской обитатель...
Как природе удается создавать Такое...

Спасибо за такую красоту!

P.S. Ведь можно просто восхититься любителям и не пытаться ответить на вопросы? :))
don_beaver From: don_beaver Date: February 10th, 2010 09:27 pm (UTC) (Link)
Конечно! Красный кустик - это crocoit из свинцовых шахт в Тасмании. PbCr04.
sabbaoff From: sabbaoff Date: February 11th, 2010 07:54 am (UTC) (Link)
Красотень!.. %-)

ЗЫ
Кинул ссылочку у себя в журнале... ;-)
potan From: potan Date: February 11th, 2010 08:23 am (UTC) (Link)
Ага, красиво.
Но как можно понять, чем решетка лонсдейлита отличается от решетки алмаза...
permea_kra From: permea_kra Date: February 11th, 2010 08:29 am (UTC) (Link)
permea_kra From: permea_kra Date: February 11th, 2010 08:37 am (UTC) (Link)
http://www.cnshb.ru/AKDiL/0042/base/RO/016912.shtm

Т.е. вполне бывают.
don_beaver From: don_beaver Date: February 11th, 2010 09:39 pm (UTC) (Link)
Судя по всему - Вы правы, это "псевдоморфоза облекания"
http://mindraw.web.ru/cristall16.htm
Я вижу в друзе ещё три кристалла, обросшие такой пленкой (один из них - слева от обсуждаемой структуры и он, кажется, пустотелый с трещиной). Интересная штука. Ну вот и разгадали загадку. Спасибо!
bashlyk From: bashlyk Date: February 11th, 2010 03:19 pm (UTC) (Link)
А халцедон - это кварц?
From: (Anonymous) Date: February 12th, 2010 10:22 am (UTC) (Link)

Dyna Soar

Да, криптокисталлическая форма кварца.
bashlyk From: bashlyk Date: February 12th, 2010 10:25 am (UTC) (Link)

Re: Dyna Soar

Да.. уже посмотрел.. Спасибо.. :)
16 comments or Leave a comment