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結晶は、顕微鏡下でしか見えない結晶から、特殊な条件下で数千年にわたって形成された巨大な巨大結晶まで、さまざまな形状とサイズで成長できます。結晶は複雑な一連の段階を経て成長し、核の周りで成長し、材料を集め、結晶を導く環境に長く置かれると大きく成長します。
核形成
すべての結晶は、「過飽和」液体溶液（例えば、塩が溶けた液体）で、「核形成」と「結晶成長」と呼ばれる2つのプロセスの結果として形成されます。これは、これらの液体溶液のいずれかが10万年以上も浸水すると、洞窟で発生します。最初のステップである核生成は、溶液中に浮かぶ分子のグループが安定したクラスターでくっつき始めたときに発生します。分子のクラスターが安定するかどうかは、温度や「過飽和」かどうかなど、溶液内の多くの要因に依存します。
過飽和
過飽和は、溶液が溶解するよりも多くの溶解材料を含む場合に発生します。たとえば、砂糖を一杯のコーヒーに入れて攪拌し続けると、液体は最終的に「飽和」状態になり、それ以上砂糖を溶解できなくなります。粒子がコーヒーに浮遊し、溶解できなくなるまでさらに砂糖を追加すると、過飽和が発生します。
結晶成長
核形成中に分子がくっつく方法は、結晶の最終的な形状を定義する役割を果たします。結晶成長は、溶液中の安定したクラスターが臨界サイズに達すると発生します（結晶分子が崩壊することなく成長を続けるために到達しなければならない最小寸法）。結晶成長が臨界サイズを超えて成長し、過飽和により駆動されると、核形成が継続し、追加の分子を提供して、未熟な結晶の核に付着します。溶液内の条件に応じて、核生成または結晶成長が他よりも優勢であり、異なるサイズの結晶になる可能性があります。結晶の成長または核形成は、過飽和が終了するか、洞窟が完全に乾燥するまで続きます。
クリスタルの種類
さまざまな種類のソリューションには、さまざまな種類の結晶を生成する機能があります。たとえば、塩が水に溶けて乾燥すると塩の結晶が発生しますが、溶液に溶けた他の材料も結晶を形成する能力があります。ガリウムと岩塩は、結晶化することが知られている他の材料です。
独自のクリスタルを作る
塩が過飽和になるまで沸騰したお湯に塩を加えることにより、自宅で簡単に塩の結晶を形成できます。結晶の形成を助けるために一枚の段ボールを使用してください。それは、塩分子に核形成する場所を提供することによってそうします。それが乾くまで、過飽和塩溶液を太陽の下で段ボールに置きます。これにより、小さな結晶が形成されます。