Ostwald熟化

Ostwald熟化Wilhelm Ostwald在1896年发现的的一种描述固溶体中多相结构随着时间的变化而变化的一种现象。当一相从固体中析出的时候，一些具有高能的因素会导致大的析出物长大，而小的析出物萎缩。在成分接近平衡的基体相a中脱溶粒子的竞争性长大。

Ostwald成熟的推动力是界面能的作用，由于小颗粒消溶，大颗粒长大，则单位质量的比界面能减小，系统总的自由能降低。

Ostwald Ripening 也叫第二相粒子粗化，是第二相粒子脱溶形核后，由于毛细管效应而导致小尺寸粒子周围的母相组元浓度高于大粒子周围的母相组元浓度，（小尺寸粒子Gibbs自由能高于大粒子，致使在两相平衡时母相浓度偏高，这可以由公切线定则看出），两处的母相组元浓度梯度导致了组元向低浓度区扩散，从而为大粒子继续吸收过饱和组元而继续长大提供物质供应，这过程就致使小粒子又溶解消失，组元转移到到了大粒子里。并非小粒子直接被大粒子吸收合并。这一过程的驱动力就是脱溶相粒子大小尺寸前后的自由能之差。

形成单晶结构的方式有几种，Ostwald ripening是最经典的一种，即“从液态转变为固态的过程首先要成核，然后生长，这个过程叫晶粒的成核长大。晶粒内分子、原子都是有规则地排列的，所以一个晶粒就是单晶”。

同时最近几年，Banfiled又提出了一种新的晶体生长机制也能形成单晶结构，oriented attachment，多个取向不一致的单晶纳米颗粒，通过粒子的旋转，使得晶格取向一致，向后通过定向附着生长（oreinted attachment）使这些小单晶生长成为一个大单晶，当然定向附着的过程出难免会出现一些位错和缺陷，这种生长机理形成的单晶的特点同Ostwald ripening不同，OR形成的单晶大多是规则的，给材料本身晶体结构相关，而OA形成的单晶结构在形貌上则没有限制，任何形状和结构的单晶材料都能通过此机理形成。

还有，Alivisatos最近报道的Kirkendall Effect 也能形成单晶结构，在其论文中报道了通过这种机理形成的直径只有几十个纳米的单晶空心球，这种结构以传统的Ostwald ripening来看貌似是不可实现的，但通过别的生长机理就能成为现实。

Ostwald发生的过程包括小于一个临界尺寸的粒子的溶解,然后质量转移到大于这个临界尺寸的粒子上。

Ostwald过程不同于dissolution-recrystallization过程,因为它强调的是小粒子的溶解,大粒子依靠摄取小粒子的质量进行生长.Ostwald 过程发生的驱动力是粒子相总表面积的降低产生的总界面自由能的降低.