Kristallen kunnen kunstmatig worden gemaakt, maar er wordt veel energie gebruikt om de ingrediënten samen te smelten, en dit kan ze duur maken. Dit probleem kan worden overwonnen door geschikte oplosmiddelen te gebruiken. De fluxmethode genoemd, kristallen worden gekweekt in een smeltkroes die oplosmiddelen bevat waardoor het kristal zich met minder energie kan vormen, omdat oplossen gemakkelijker zal plaatsvinden. Stel je voor dat je keukenzout hebt en kristallen met een gewenste structuur wilt vormen. Het zout kan worden verwarmd tot het smeltpunt, wat veel energie zou kosten, of, het kan worden opgelost in een oplosmiddel zoals water, en het water kan bij een veel lagere temperatuur worden verdampt dan wanneer je het zout alleen probeert te verwarmen. Het vinden van de juiste omstandigheden is de sleutel tot goede kristalrecepten.

Katsuya Teshima van Shinshu University is een expert op het gebied van fluxrecepten voor kristalgroei, en zet het onderzoek voort om optimale kristallen met gewenste eigenschappen te produceren. Met het recente artikel gepubliceerd in Kristalgroei en ontwerp Teshima, eerste auteur Shunsuke Ayuzawa en hun team onderzochten robijnen (Al ₂ O ₃ :Cr) en zijn oplosbaarheidscurve in flux. De fluxmethode voor het kweken van kristallen is momenteel de voorkeursmethode voor het verkrijgen van kristallen omdat het een verwaarloosbare impact op het milieu heeft. Met dit onderzoek, Teshima en zijn team aan de Shinshu University onderzochten de gedeeltelijke oplosbaarheidscurve van robijnkristalgroei in Molybdeentrioxide (MoO ₃ ).

De oplosbaarheidscurve is een grafiek die laat zien hoeveel oplost bij welke temperatuur. Het is cruciaal om deze informatie te kennen om kristallen met precisie te laten groeien. Met dit onderzoek, de oplosbaarheidscurve van Al ₂ O ₃ :Cr in MoO ₃ voor 1050 tot 1200 °C werd verkregen. Het was buitengewoon moeilijk geweest om de oplosbaarheidscurve te bepalen van dit kristal dat verdampt bij zulke hoge temperaturen. maar dit team slaagde erin een manier te vinden door het leidende principe van epitaxiale groei op een eenkristal-saffiersubstraat te gebruiken om een ​​kleine hoeveelheid robijnkristalgroei te meten. De sleutel was om onderscheid te maken tussen de rode robijnlaag en de transparante saffierlaag terwijl het vloeimiddel verdampte.

Robijn is het Latijnse woord voor rood, en zoals de naam al doet vermoeden, staat bekend om zijn prachtige roze en kastanjebruine kleur. Robijnen zijn een van de vijf kardinale edelstenen omdat ze in het verleden zeldzaam waren. Andere kardinale edelstenen zijn diamanten, smaragden, saffier en amethist. Wat steeds duidelijker wordt, is dat robijnen niet alleen mooi zijn om naar te kijken, maar hebben eigenschappen die in verschillende industrieën kunnen worden gebruikt. Robijnen hebben mechanische sterkte, uitstekende optische eigenschappen en zijn chemisch stabiel. Enkele kristallen van robijn zijn geweldige optische apparaten. De eerste gerapporteerde vaste laser in 1960 was gemaakt van robijnkristal.

In tegenstelling tot diamanten die zijn gemaakt van pure koolstof, robijnen zijn gemaakt van een mix van het mineraal korund, een kristallijne vorm van aluminiumoxide met een spoor van chroom dat het de rode kleur geeft. De houdtemperatuur, dat is de temperatuur waarbij de oplossing wordt bewaard, produceert verschillende soorten robijnen met verschillende eigenschappen. De nieuw ontdekte oplosbaarheidscurve stelt wetenschappers in staat om preciezer te zijn bij het maken van kristallen.

Teshima, een universitair onderzoeker, hoopt het fasediagram van fluxmethoden voor alle materialen te systematiseren. Op basis van ervaring en kennis in het verleden, hij zal meer onderzoek doen via analytische chemie en computationele wetenschap vanuit het oogpunt van proceschemie. Hij is van mening dat nieuwe stoffen kunnen worden ontdekt en gemaakt om nieuwe functies uit te voeren door de systematiek van de fluxmethode.