Kristaller kan tillverkas på konstgjord väg men mycket energi går åt för att smälta samman ingredienserna, och detta kan göra dem dyra. Detta problem kan lösas genom att använda lämpliga lösningsmedel. Kallas fluxmetoden, Kristaller odlas i en degel som innehåller lösningsmedel som gör att kristallen kan bildas med mindre energi eftersom upplösning kommer att ske lättare. Föreställ dig att ha bordssalt och vilja forma kristaller med en önskvärd struktur. Saltet kan värmas till sin smältpunkt vilket skulle ta mycket energi, eller, det kan lösas i ett lösningsmedel som vatten, och vattnet kan förångas vid en mycket lägre temperatur än att försöka värma saltet på egen hand. Att hitta de rätta förhållandena är nyckeln för att ha bra kristallrecept.

Katsuya Teshima från Shinshu University är expert på flussrecept för kristalltillväxt, och fortsätter forskning för att producera optimala kristaller med önskvärda egenskaper. Med den senaste tidningen publicerad i Kristalltillväxt &Design Teshima, Förstaförfattaren Shunsuke Ayuzawa och deras team undersökte rubiner (Al ₂ O ₃ :Cr) och dess löslighetskurva i flux. Fluxmetoden för att odla kristaller är för närvarande den föredragna metoden för att skaffa kristaller eftersom den har försumbar miljöpåverkan. Med denna forskning, Teshima och hans team vid Shinshu University undersökte den partiella löslighetskurvan för tillväxt av rubinkristaller i molybdentrioxid (MoO) ₃ ).

Löslighetskurvan är en graf som visar hur mycket som löser sig vid vilken temperatur. Det är avgörande att känna till denna information för att kunna odla kristaller med precision. Med denna forskning, löslighetskurvan för Al ₂ O ₃ :Cr i MoO ₃ för 1050 till 1200°C erhölls. Att räkna ut löslighetskurvan för denna kristall som förångas vid så höga temperaturer hade varit extremt svårt, men detta team lyckades komma på ett sätt genom att använda den vägledande principen för epitaxiell tillväxt på ett safirsubstrat med en kristall för att mäta en liten mängd rubinkristalltillväxt. Nyckeln var att skilja mellan det röda rubinskiktet och det transparenta safirskiktet när flussmedlet avdunstade.

Ruby är det latinska ordet för röd, och som namnet antyder, är känt för sin vackra rosa och rödbruna färg. Rubiner är en av de fem kardinalpärlorna eftersom de var sällsynta förr. Andra kardinalpärlor är diamanter, smaragder, safir och ametist. Vad som blir mer uppenbart är att rubiner inte bara är trevliga att titta på, men har egenskaper som kan användas i en mängd olika branscher. Rubiner har mekanisk styrka, utmärkta optiska egenskaper och är kemiskt stabila. Enkla kristaller av rubin är fantastiska optiska enheter. Den första rapporterade solida lasern 1960 var gjord av rubinkristall.

Till skillnad från diamanter som är gjorda av rent kol, rubiner är gjorda av en blandning av mineralet korund, en kristallin form av aluminiumoxid med ett spår av krom som ger den den röda färgen. Hålltemperaturen, vilket är den temperatur som lösningen hålls vid, producerar olika typer av rubiner med olika egenskaper. Den nyupptäckta löslighetskurvan kommer att göra det möjligt för forskare att vara mer exakta när de tillverkar kristaller.

Teshima, en universitetsforskare, hoppas kunna systemisera fasdiagrammet för flödesmetoder för alla material. Efter att ha förlitat sig på erfarenhet och kunskap i det förflutna, han kommer att bedriva mer forskning utförd genom analytisk kemi och beräkningsvetenskap ur processkemisynpunkt. Han tror att nya ämnen kan upptäckas och skapas för att utföra nya funktioner genom systematisering av fluxmetoden.