การสังเคราะห์ในสถานะของแข็ง

การกำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยาในการสังเคราะห์ในสถานะของแข็งมีความสำคัญเป็นพิเศษ ปฏิกิริยาในสถานะของแข็งต้องดำเนินจนเสร็จสมบูรณ์ เนื่องจากเทคนิคการแยกบริสุทธิ์ของสารแข็งที่ก่อตัวขึ้นมีข้อจำกัดอย่างมาก อัตราปฏิกิริยาในสถานะของแข็งขึ้นอยู่กับเงื่อนไขปฏิกิริยา ซึ่งรวมถึงคุณสมบัติทางโครงสร้าง รูปทรง และพื้นที่ผิวของสารตั้งต้น อัตราการแพร่ และคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของนิวเคลียส/ปฏิกิริยา คุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพของวัสดุสุดท้ายถูกกำหนดโดยสารตั้งต้นทางเคมีและเทคนิคการเตรียม

เทคนิคการเตรียมสารในสถานะของแข็งสมัยใหม่ไม่จำกัดอยู่เพียงการปรับเปลี่ยนวิธีการเซรามิกเท่านั้น ในกระบวนการเมทาเทซิสในสถานะของแข็ง ปฏิกิริยาของสารประกอบโลหะถูกเริ่มต้นโดยแหล่งพลังงาน (เช่น เปลวไฟ, เครื่องบดลูกบอล) และแพร่กระจายโดยความร้อนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการก่อตัวของผลิตภัณฑ์และผลพลอยได้ วิธีการโซล-เจล (sol-gel) ใช้สารละลายเข้มข้นหรือสารละลายคอลลอยด์ (ที่เรียกว่า ‘โซล’) ซึ่งถูกให้ความร้อน แห้ง และบ่มตามลำดับ เพื่อสร้างเจล ชั้นเคลือบ และวัสดุนาโน วิธีการโซลโวเทอร์มอล (solvothermal) เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนสารละลายในภาชนะปิดที่มีแรงดัน ที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือดมาตรฐานของตัวทำละลายอินทรีย์ที่เลือกใช้; หากตัวทำละลายคือน้ำ วิธีการนี้เรียกว่าวิธีการไฮโดรเทอร์มอล (hydrothermal) วิธีการสังเคราะห์หลายวิธีที่ก่อให้เกิดวัสดุแข็ง เช่น การเคลือบในเฟสไอ (vapor-phase deposition), การแทรกตัว (intercalation), การเติบโตของผลึกเดี่ยว (single crystal growth), และการสังเคราะห์วัสดุนาโน สามารถจัดประเภทเป็นวิธีการสังเคราะห์ในสถานะแข็ง (solid state synthesis) ได้