Krystalizacja oddziela ciało stałe rozpuszczone w cieczy, która utworzyła roztwór. W celu wykrystalizowania ciała stałego roztwór ogrzewa się w otwartym pojemniku, aby umożliwić odparowanie cieczy pozostawiając za sobą krystaliczne ciało stałe.
Krystalizacja może być wywołana naturalnie lub sztucznie. Oprócz kryształów, które wytrącają się z ciekłego roztworu, krystalizacja może również zachodzić w stopionej cieczy, która jest chłodzona lub gazem, który osadza się na powierzchni. Krystalizacja zachodzi w dwóch głównych etapach: nukleacji i wzrostu kryształów.
Podczas fazy zarodkowania cząsteczki rozpuszczalnika rozproszone w roztworze są przyciągane do siebie, tworząc skupiska o rozmiarach nanometrowych. Zatrzymanie procesu na tym etapie i stabilizacja nanoklastrów jest powszechnie stosowaną techniką w syntezie nanocząstek. Pozostawienie procesu do kontynuacji daje stabilne jądro, które przetrwa bez rozpuszczania z powrotem w roztworze. Krytyczny rozmiar, jaki muszą osiągnąć te jądra, aby uzyskać stabilność, zależy od warunków systemowych, takich jak temperatura roztworu i stężenie rozpuszczalnika.
Etap wzrostu kryształów pociąga za sobą przyciąganie dodatkowych cząsteczek rozpuszczalnika do jąder, które wcześniej osiągnęły krytyczne rozmiary. Proces ten trwa tak długo, jak długo przesycony jest roztwór: ma więcej rozpuszczonego rozpuszczalnika, niż może wytrzymać w tych szczególnych warunkach.
