デンドライトは樹枝状晶とも呼ばれ、あたかも枝が伸びたような結晶のことをいいます。北国の寒い日に窓ガラスに見られる氷の結晶も木の枝のような形をしているのはよく知られています。
水は常温では液状で低温に冷却してはじめて固体になりますが金属は高温に加熱されて、はじめて液体となるため、溶けた金属を目にする機会は多くありませんが、金属も液体から固体になる際に芸術的といえるような結晶が生成しているのです。その一つにデンドライト状の結晶成長があります。
一般の金属は複数の元素が混合されたり、不純物元素が含まれていて、液体状に溶けているときには均一に混ざっていても、凝固の際には純度の高い金属が優先的に結晶として固体になる性質を持っています。このときに結晶の成長に伴い液層の界面では他の成分が排出濃化され、成分分布と温度分布が複雑な関係になり、結果として結晶化しやすい方向に直線的に結晶が成長し、時には枝分かれして樹枝状のデンドライトが形成されます。このため冷却速度が異なるとデンドライトの形態も変化していきます。
写真は溶融温度が低いカドミウム溶液中で結晶成長させたアルミニウムのデンドライト組織です。
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| アルミニウムの結晶（凝固速度：速） |
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| アルミニウムの結晶（凝固速度：中） |
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| アルミニウムの結晶（凝固速度：遅） |
筆者がカナダ・トロント大学の研究生の頃の研究です(1975)。（指導教授：John W Rutter）
三浦 實
