球晶是指以一个晶核为中心向各径向呈放射状生长而成的多晶聚集体,其广泛存在于各种晶体材料当中。有机小分子物质的晶体产品在人类生产生活活动中占据着极为重要的地位,且其晶体形态对产品的性质有着关键的影响,然而,目前学术界对有机小分子球晶的研究相对较少。因此,对有机小分子球晶的形成过程以及其形成机理进行系统的研究,不仅在球晶研究领域具有重要的科学意义,而且有助于发掘球晶形态在有机小分子物质工业结晶领域的潜在应用价值。本文选择多种有机小分子物质,特别是L-色氨酸为研究对象,对其球晶的微观结构、球晶生长与成核机理等进行了系统的研究。本研究中使用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等手段对DL-丙氨酸等六种常见有机小分子物质制备的球晶进行形态学表征和特征分析,认为常规条件形成细小针状或者片状晶体的物质易于形成球晶,且物质的球晶形态与其晶体结构有一定的关系。在液滴体系中制备了L-色氨酸的密实球晶,并发现了微量添加剂对球晶形成的重要作用。建立了球晶生长动力学模型,并使用热台显微镜(HSPOM)在线收集分析液滴体系中球晶生长动力学数据,确定了L-色氨酸球晶生长的控制过程。采用静态法考察了添加剂对L-色氨酸溶解度的影响。使用聚焦光束反射测量仪(FBRM)测量了不同添加剂条件下L-色氨酸结晶的诱导期,发现添加剂对成核过程的抑制作用。使用经典成核理论计算了成核特征参数,并推断球晶的生长为连续生长。基于实验数据,提出“侧表面成核”假说解释球晶的形成机理。使用冷却结晶法考察了11种添加剂对L-色氨酸晶体形态的影响。实验分别考察了微量PVP和明胶作为添加剂时,各种操作参数对球晶形态、粒度以及粒度分布的影响;同时验证了“侧表面成核”假说的合理性。在此基础上,开发了L-色氨酸的球晶结晶新工艺。该工艺可得到粒度可控、粉体性质优良的球晶产品。此外,将球晶工艺推广并制备出流动性良好的L-苹果酸产品。开发出了一种利用球晶图纹发现、研究多晶型的方法。基于球晶图纹与晶体结构的关系,发现了滴滴涕的晶型II,同时利用球晶形态的变化,使用光学显微镜和AFM考察滴滴涕晶型II的转晶过程。使用同样的方法,发现了间苯二酚的ε晶型,并借助高分辨率同步加速器粉末衍射数据以及计算机晶型预测技术解析其结构并分析其稳定性。