Tổng hợp trạng thái rắn

Việc xác định tốc độ phản ứng trong tổng hợp trạng thái rắn là đặc biệt quan trọng. Các phản ứng trạng thái rắn phải diễn ra đến khi hoàn tất, vì các kỹ thuật tinh chế chất rắn hình thành còn rất hạn chế. Tốc độ phản ứng trạng thái rắn phụ thuộc vào các điều kiện phản ứng, bao gồm các tính chất cấu trúc, hình dạng và diện tích bề mặt của các chất phản ứng, tốc độ khuếch tán và các tính chất nhiệt động lực học liên quan đến quá trình tạo mầm/phản ứng. Các tính chất hóa học và vật lý của vật liệu cuối cùng được quyết định bởi các tiền chất hóa học và kỹ thuật chế tạo.

Các kỹ thuật tổng hợp trạng thái rắn hiện đại không chỉ giới hạn ở các biến thể của phương pháp gốm. Trong phản ứng metathesis trạng thái rắn, các phản ứng của hợp chất kim loại được khởi động bởi nguồn năng lượng (ví dụ: ngọn lửa, máy nghiền bi) và lan truyền nhờ nhiệt lượng giải phóng trong quá trình hình thành sản phẩm và phụ phẩm. Các phương pháp sol-gel sử dụng dung dịch cô đặc hoặc dung dịch keo (gọi là ‘sol’), được gia nhiệt, sấy khô và ủ theo từng giai đoạn để tạo thành gel, lớp phủ và vật liệu nano. Các phương pháp solvothermal bao gồm việc gia nhiệt dung dịch trong bình kín, chịu áp suất ở nhiệt độ cao hơn điểm sôi tiêu chuẩn của dung môi hữu cơ được chọn; nếu dung môi là nước, phương pháp này được gọi là phương pháp hydrothermal. Nhiều phương pháp tổng hợp tạo ra vật liệu rắn, chẳng hạn như lắng đọng pha hơi, xen kẽ, phát triển tinh thể đơn và tổng hợp vật liệu nano, có thể được phân loại là tổng hợp trạng thái rắn.