晶體成核

晶體材料結晶過程分為成核和核長大兩個階段。

相變過程中母相中的熱和（或）成分漲落導致形成一些很小的新相“胚芽”，一旦某一個胚芽的尺寸超過臨界值時就會穩定地長大形成一個新相核心，即晶核。成核的驅動力是系統中新相與母相之間的體自由能差，它與母相温度、過冷度、過飽和度和雜質等因素有關。

結晶成核分為均勻成核和非均勻成核兩類。

系統中各個位置上成核的可能性相同，晶核是均勻分佈的。均勻成核過程需要克服一個勢壘，核心形成引起相變體系的自由能變化由體自由能差、彈性畸變能和界面能三部分組成。最初一批核心形成需要一段時間（孕育時間）並受擴散控制。系統中晶核的形成和長大是一個動態過程，成核率是一個重要的參數。

實際相變系統中有許多可作為成核襯底的物質，它們使成核變得容易，成核勢壘下降。晶核在異質界面上優先形成，表現為非均勻分佈。成核理論的發展　為避免經典成核理論的各種假設條件，改變用各種宏觀熱力學參量來描述成核這一微觀過程，20世紀後期計算機模擬成功地應用於成核過程研究，包括蒙特卡羅方法和分子動力學模擬方法，可直接給出不同系統中成核過程的原子堆砌、核心形態以及動力學規律。 ^[1]