При растворении кристаллов обнаружены пульсации

Исследователи обратили внимание на неоднородности при растворении кристаллических веществ на наномасштабе. Выяснить подробности процесса позволили снимки с высоким временным разрешением, на которых были заметны волны, подобные кругам на воде от упавшего предмета. Статья с результатами опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Мы часто сталкиваемся с процессом растворения кристаллов в повседневной жизни — например, к ним относится растворение сахара в чае. Ученые уже установили, что обратный процесс — рост кристалла из раствора — является равномерным и непрерывным. При этом молекулы вещества выстраиваются в строгую кристаллическую решетку, характерную для твердого состояния.

«Долгое время считалось, что растворение также является непрерывным процессом, напоминающим рост кристалла наоборот, — комментирует один из авторов новой работы Корнелиус Фишер из Бременского университета. — Мы были поражены, когда эксперимент не подтвердил непрерывность растворения. Вместо этого мы обнаружили появляющиеся волны».

В опытах исследователи использовали оксид цинка и карбонат кальция. При помощи методики под названием вертикальная сканирующая интерферометрия авторы составили карты распределения потоков вещества на поверхностях в процессе растворения с точностью до 1 нанометра. На этих данных удалось показать, что около ямок травления (небольших углублений — дефектов или специально созданных нарушений кристаллического строения) наблюдаются периодические ритмические флуктуации поверхностной химической реактивности, которая определяется на основе потоков.

Исследование не только помогло обнаружить такой эффект, но и позволило построить его количественную теорию. Теперь ученые могут предсказать формирование пор на поверхности твердого тела в процессе растворения. Авторы отмечают, что это может пригодиться во многих областях, начиная от борьбы с коррозией материалов до производства лекарств.