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[1]) insistent sur une approche plus thermodynamique ( Myerson, 2002[2]).
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[3] 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.
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.