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種結晶とは、単結晶または多結晶材料の小さな断片であり、通常は同じ材料からなる大きな結晶を実験室で成長させるために用いられる。材料の複製に用いられる種結晶を用いることで、自然結晶成長に伴う緩慢で不規則な成長を回避し、産業規模での製造を可能にする。
大きな結晶は、種結晶を過飽和溶液に浸したり、溶融した物質に浸して冷却したり、あるいは成長させる物質の蒸気を種結晶の表面に通して成長させたりすることによって成長させることができる。
この効果の背後にある理論は、過飽和溶液（または蒸気）中の化合物間で起こる物理的な分子間相互作用に由来すると考えられています。溶液中では、遊離した（可溶性の）分子（溶質）はランダムな流れで自由に動き回ることができます。このランダムな流れにより、2つ以上の分子化合物が相互作用することが可能になります。この相互作用は、個々の分子間の分子間力を強め、結晶格子の基礎を形成することができます。溶液中に種結晶を配置すると、ランダムな分子衝突や相互作用の必要性がなくなるため、再結晶化プロセスが促進されます。作用する対象結晶の既に形成された基礎を導入することで、ランダムな流れに頼るよりも、分子間相互作用がはるかに容易に形成されます。[ 1 ]多くの場合、溶液中の溶質から結晶格子へのこの相転移は核生成と呼ばれます。したがって、種結晶を用いることで、再結晶化プロセスで核生成が起こるのに必要な時間を短縮し、核生成サイトの数を減らすことができます。[ 1 ]
種結晶を用いて単結晶の大きなインゴットや塊を成長させる例としては、半導体産業が挙げられ、そこではチョクラルスキー法やブリッジマン法などの手法が用いられている。
また、チョコレートのテンパリングの過程では、種結晶を使用して好ましいタイプV結晶の成長を促進することができます。[ 2 ]