El método de fundente es un método de crecimiento de cristales en el que los materiales de partida se disuelven en un disolvente (fundente) y se precipitan para formar cristales de un compuesto deseado. El fundente reduce el punto de fusión del compuesto deseado, de forma análoga a una recristalización química húmeda . [1] El fundente se funde en un crisol altamente estable que no reacciona con el fundente. Los crisoles metálicos, como el platino , el titanio y el niobio , se utilizan para el crecimiento de cristales de óxido. Los crisoles cerámicos, como el de alúmina , el zirconio y el nitruro de boro , se utilizan para el crecimiento de cristales metálicos. [2] Para crecimientos sensibles al aire, los contenidos se sellan en ampollas o se colocan en hornos con atmósfera controlada.
Los fundentes de óxido suelen combinarse para reducir la volatilidad , la viscosidad y la reactividad hacia los crisoles. Los fundentes metálicos no suelen combinarse, [3] ya que no sufren los mismos problemas de volatilidad, viscosidad y reactividad. Un fundente ideal debería tener las siguientes propiedades: [2]
El material de crecimiento (materiales de partida, fundente y crisol) se calienta para formar una solución líquida completa . El material de crecimiento se enfría a una temperatura en la que la solución está completamente saturada. Un enfriamiento adicional hace que los cristales precipiten de la solución, lo que reduce la concentración de materiales de partida en la solución y la temperatura hasta que la solución está completamente saturada . El proceso se repite, disminuyendo la temperatura y precipitando más cristales. Luego, el proceso se detiene a una temperatura deseada y el material de crecimiento se retira del horno. En la práctica, el método del fundente se realiza colocando el material de crecimiento en un horno programable: [ cita requerida ]
A este perfil básico de temperatura se le pueden añadir pasos adicionales, como tiempos de permanencia adicionales o diferentes velocidades de enfriamiento en diferentes puntos del enfriamiento. La cristalización puede ocurrir a través de nucleación espontánea , estimulación con una semilla o por estrés mecánico. [ cita requerida ]
Después de la cristalización, a menudo queda algo de fundente solidificado en la superficie o en el interior del cristal deseado. Este fundente puede provocar defectos en el cristal debido a las diferentes expansividades térmicas del fundente y del cristal. [4] Un disolvente (normalmente un ácido o una base) puede disolver el fundente, pero es difícil encontrar un disolvente que no disuelva también el cristal. El fundente se puede eliminar mecánicamente utilizando una cuchilla o un taladro. Si el cristal y el fundente tienen puntos de ebullición significativamente diferentes, el fundente se puede eliminar con evaporación. El fundente también se puede eliminar mediante recristalización mediante el uso de una semilla en la fase líquida, dejando el fundente atrás a medida que los cristales se acumulan.
La eliminación del exceso de fundente es importante para evaluar las propiedades de los cristales, ya que el fundente puede afectar las mediciones. Por ejemplo, el estaño y el plomo son superconductores a bajas temperaturas [5] . Si una muestra tiene fundente de estaño o plomo, se puede observar superconductividad incluso si el cristal deseado no es un superconductor.
de monocristal se disuelven en un fundente (disolvente).