Description générale du mécanisme de croissance

La cristallisation industrielle voit la croissance cristalline plutôt d'un point de vue cinétique (vitesse) alors que les modèles "historiques" (exposés précédemment) insistent sur une approche plus thermodynamique ( Myerson, 2002).

La vitesse de croissance d'un cristal est le résultat de la superposition de surfaces, couche par couche. Ces couches sont formées d'unités de croissance qui peuvent s'intégrer sur trois sites différents.

Les sites d'intégration des unités sont caractérisés par le nombre de liaisons que l'unité établit avec la surface du cristal :

  • Dans les sites A (surface), l'unité de croissance établit une liaison avec la surface ;

  • dans les sites B (marche), l'unité de croissance établit deux liaisons (avec la surface en croissance et la marche) ;

  • et finalement dans les sites C (nœud), elle se lie à trois surfaces différentes.

Sites d'intégration des unités : A – surface , B – marche et C - nœuds
Sites d'intégration des unités : A – surface , B – marche et C - nœudsInformations

D'un point de vue énergétique les sites A, B et C ont différentes énergies de liaison. Plus l'unité de croissance établit de liaisons avec la couche en croissance et plus son énergie sera minimale. En conclusion, les sites C sont plus favorables que les sites B et à leur tour que les sites A : la vitesse de croissance sera maximale quand la face est couverte de nœuds ou marches.

Le mécanisme de croissance est composé de deux étapes :

  • une étape de diffusion de l'unité de croissance vers la surface

  • une étape d'intégration de l'unité de croissance à la surface du cristal :

    • soit adsorption et intégration sur un site A, 

    • soit adsorption, diffusion sur la surface et finalement incorporation dans un site B ou C.

L'étape d'intégration de l'unité de croissance est parfois appelée réaction de surface.