هسته زایی

هسته زایی (شیمی). هسته زایی[ ۱] ( به انگلیسی: Nucleation ) یا جوانه زنی به تشکیل هستهٔ بلوری جدید در محلول فوق اشباع شده در طی فرایند تبلور می گویند.
اولین مرحلهٔ دگرش فازی مرتبه اول است. این مرحله شامل تشکیل خودبه خودی هستهٔ بلوری فاز ثانویه است که توسط مرز فازی از فاز مادر جدا شده است به بیان دیگر جوانه زنی اولین مرحله در شکل گیری یک مرحله ترمودینامیکی جدید یا یک ساختار جدید از طریق خودسازی یا خودسازمان دهی است. هسته گیری به طور معمول فرآیندی تعریف می شود که تعیین می کند یک ناظر چه مدت باید منتظر بماند تا مرحله جدید یا ساختار خود سازمان یافته ظاهر شود. به عنوان مثال، اگر حجمی از آب ( در فشار اتمسفر ) زیر ۰ درجه سانتیگراد سرد شود، تمایل به یخ زدن دارد، اما حجم آب سرد فقط چند درجه زیر ۰ درجه سانتیگراد اغلب برای مدت طولانی بدون یخ باقی می ماند. در این شرایط هسته یخ یا کند است یا اصلاً اتفاق نمی افتد. با این حال، در دماهای پایینتر، بلورهای یخ پس از تأخیر کمی یا بدون تاخیر ظاهر می شوند. در این شرایط جوانه زنی یخ سریع است. [ ۲] [ ۳] هسته سازی معمولاً نحوه شروع انتقال فاز مرتبه اول است و سپس شروع فرآیند تشکیل یک فاز ترمودینامیکی جدید است.
جوانه زنی معمولاً یک فرآیند تصادفی است، بنابراین حتی در دو سیستم یکسان جوانه زنی در زمان های مختلف رخ می دهد. [ ۲] [ ۳] [ ۴] یک مکانیسم متداول در انیمیشن سمت چپ نشان داده شده است. این جوانه زنی یک فاز جدید ( نشان داده شده با رنگ قرمز ) در یک فاز موجود ( سفید ) را نشان می دهد. در فاز موجود نوسانات میکروسکوپی فاز قرمز به طور مداوم ظاهر می شود و فروپاشی می شود، تا زمانی که نوسان غیرعادی فاز قرمز جدید آنقدر زیاد باشد که رشد آن مطلوب تر از کوچک شدن و از بین رفتن، باشد. سپس این جوانه فاز قرمز رشد کرده و سیستم را به این فاز تبدیل می کند. نظریه استاندارد که این رفتار را برای جوانه زنی یک مرحله ترمودینامیکی جدید توصیف می کند، تئوری جوانه زنی کلاسیک نامیده می شود. با این حال، CNT در توصیف نتایج تجربی بخار به جوانه مایع حتی برای مواد مدل مانند آرگون با چند مرتبه اندازه شکست می خورد. [ ۵]
برای جوانه زنی یک فاز ترمودینامیکی جدید، مانند تشکیل یخ در آب زیر ۰ درجه سانتیگراد، اگر سیستم با گذشت زمان تکامل پیدا نکند و جوانه زنی در یک مرحله رخ دهد، در این صورت احتمال جوانه زنی به شکل نمایی کاهش می یابد. این پدیده به عنوان یک نمونه در جوانه زنی یخ در قطرات کوچک آب فوق خنک دیده می شود. [ ۶] میزان واپاشی نمایی میزان جوانه زنی را نشان می دهد. تئوری جوانه زنی کلاسیک یک تئوری تقریبی برای تخمین این نرخ ها و چگونگی تغییر آنها با متغیرهایی مانند دما است. این تئوری به درستی پیش بینی می کند، زمانی که باید منتظر جوانه زنی باشید، وقتی محلول فوق اشباع شده باشد، به سرعت کاهش می یابد. [ ۲] [ ۳]

هسته زایی (فیزیک). تولید هسته های اتمی بر اثر واکنش های هسته ای در دما و فشار بالا را هسته زایی[ ۱] ( به انگلیسی: Nucleosynthesis ) می گویند. در این فرایند هسته یک اتم از هسته های موجود دیگر و ذرات بنیادی پروتون و نوترون ایجاد می شود.