La cristalización describe la formación de estructuras ordenadas a partir de los componentes desordenados de un líquido. Aunque la teoría fundamental de la formación de cristales ha sido ampliamente investigada y, en general, está bien establecida, Aún quedan lagunas en el entendimiento. Investigadores de la Universidad de Tokio, Instituto de Ciencias Industriales, y la Universidad Metropolitana de Tokio han informado de hallazgos experimentales que revelan un acoplamiento entre las transiciones de fase que conduce a una mejora drástica de la formación de cristales. Sus hallazgos se publican en PNAS .

Dentro de un líquido, incluso líquidos compuestos por un solo componente, puede haber múltiples fases distintas con diferentes propiedades. Las variaciones en las condiciones experimentales pueden hacer que el líquido cambie de una de estas fases a otra en un proceso llamado transición líquido-líquido (LLT). Si estas transiciones ocurren justo debajo del punto de fusión del cristal, pueden afectar su formación inicial, conocido como nucleación. Sin embargo, el mecanismo de tales efectos y la aplicabilidad general de estas observaciones siguen siendo desconocidos.

Los investigadores informan de un acoplamiento significativo de cristalización y LLT para el trifenilfosfito líquido molecular. Al recocer (enfriar y mantener) el líquido a temperaturas relacionadas con el LLT del material, pudieron mejorar considerablemente la velocidad de nucleación y la frecuencia de la cristalización posterior.

"Pudimos separar los factores cinéticos y termodinámicos que contribuyen a la formación de cristales, "El autor principal del estudio, Rei Kurita, explica." Los LLT causados ​​por el recocido conducen a cambios en el orden local de las moléculas. Debido al vínculo que identificamos entre la cristalización y los LLT, estos cambios provocan otros similares en la fase cristalina, lo que reduce la energía entre las fases cristalina y líquida, lo que facilita la nucleación de los cristales. Esperamos que nuestros hallazgos se puedan utilizar como un indicador para dirigir el comportamiento de cristalización ".

Además de conducir al control y la adaptación de los efectos de cristalización, los investigadores creen que sus hallazgos también podrían usarse para sondear las propiedades de los materiales mediante la identificación de LLT en materiales donde sus efectos se oscurecen por la cristalización. Por ejemplo, el enfoque podría usarse para obtener una comprensión más profunda del agua, silicio, germanio, y sistemas líquidos metálicos.

"Nuestros hallazgos brindan información útil para comprender y controlar la cristalización, "El autor del estudio, Hajime Tanaka, explica." Creemos que nuestro trabajo podría tener implicaciones significativas tanto para los estudios fundamentales como para las aplicaciones industriales; por ejemplo, en la obtención de cristales de proteínas para su uso en la investigación de enfermedades, o en materiales nanocristalinos para su uso en tecnología ".