科塞尔
层生长机理
晶体的层生长机理(layer-by-layergrowth mechanism)亦称科塞尔-斯特兰斯基二维成核生长机理(Kossl-Stranski two-dimensional nucleation growth mechanism)。它是由科塞尔和斯特兰斯基二人基本同时而又分别地得出的。具体机理可以简化叙述如下。
设晶核为由同种原子所组成的立方原始晶格，其晶胞棱长为a。在此(图9.2)，主要存在着三种可能的不同位置r、s和t，分别称之为三面凹角、两面凹角和一般位置。每种位置各有为数不等的若干个邻近的原子吸引它们，具体如表9.1所列。其中只列出了距离最近和较近的两种原子数，较远者作用很小，可以忽略。由于引力与距离平方成反比，因而可知，在原子向晶核堆积时将优先落到三面凹角r的位置上去，其次为两面凹角s的位置，最后才在一般位置t上进行堆积。
从图9.2中可见，当有一个原子堆到r的位置上之后，三面凹角并不因而消失，而只是向前移动了一个位置。如此逐步地往前移，直到整个原子列都被堆满之后，三面凹角才归于消失。此时原子将在任一两面凹角的位置上堆积，而且一旦堆上一个以后，立即导致三面凹角重又出现，直到该原子列全被堆满后它才再次消失。如此反复不已，原子列不断向右推进，直到堆满该层原子面为止。此时，三面凹角和两面凹角都被消灭，原子将只能堆积在任意的一般位置t上。但一旦堆上后接着就会有两面凹角产生，并随后又有三面凹角的形成。于是，将重复上述的过程，直至又长完一层原子面为止。
表9.1 三种可能位置周围不同距离的原子数①
① 对照图9. 2。
图9.2 晶体理想生长过程中原子堆积顺序的图解
因此，晶体的理想成长过程是:在晶核的基础上先长满一层原子面，再长相继的一层，逐层地向外平行推移。当生长停止时，其最外层的原子面便表现为实际晶面，每两个相邻原子面相交的公共原子列即表现为实际晶棱，整个晶体则为晶面所包围而形成占有一定空间的封闭几何多面体———结晶多面体，从而表现出晶体的自范性。
上面的结论系以晶核是一个单质的立方原始晶格为前提而导出的。实际晶体虽然绝大多数并非如此，而且在化合物晶体中还必须考虑到离子间的静电作用力，但这些并不影响上述最终结论的普遍意义。
晶体生长的上述方式，即科塞尔和斯特兰斯基最初提出的理论，对于阐明晶体在理想条件下的生长过程具有重要意义，但它并不完全符合实际。根据与三维成核时完全相类似的热力学计算，现在一般认为在晶体生长过程中，原子是以二维晶核(two-dimensional nucleus，即单个原子或分子厚的物质层)的形式呈孤岛状沉淀到晶体表面上去的，并由此而形成新的凹角位置，使原子得以继续堆积，直至长满一层为止，然后又重复这一过程。与形成三维晶核时的情况相似，二维晶核也有一定的临界尺寸，需要有相应的二维晶核成核能ΔG″c。与相同条件下之三维晶核的成核能ΔGc相比，ΔG″c总是远小于ΔGc。此外，在实际生长过程中，往往是一层尚未长完，第二、第三……层的生长就已经开始了，从而形成如梯田般的生长层现象(彩版Ⅳ-10和Ⅲ-3)。
不过，由于ΔG″c也要随介质过饱和度或过冷却度的减小而增大，因而在过饱和度或过冷却度小于相应的临界值时将不能有二维晶核的形成，亦即在此条件下晶体将不可能按二维成核的机理生长。
科塞尔与谁一起研究核素？
1878年，科塞尔取得医学博士学位后开始给霍佩赛勒当助手，从此，一个生物化学家就一步一步成长起来了。在科塞尔涉足核酸以前，霍佩赛勒也亲自研究过，但没有得出理想的结果。1879年科塞尔转也入核素的领域，开始了对此物质的研究。
科塞尔为什么喜欢植物？
科塞尔于1853年出生在瓦尔诺夫河畔，父亲是商人。小时候，除了样子以外，科赛尔几乎找不到自己和父亲的相似之处，父亲也曾为他沉默寡言的性格而担心不能继承自己的事业。不过喜欢安静的科塞尔对观察和研究周围的事物，尤其是对植物的生长特别感兴趣。一到假日，他便背上自己制作的标本箱到野外采集标本。据说在上小学的时候，几乎收尽瓦尔诺夫河畔的各种植物，科赛尔还得到了一个“植物迷”的美称。
