Tá a fhios ag gach duine go dtarlaíonn uisce i dtrí stát comhiomlánaithe. Cuirimid an citeal air, agus tosaíonn an t-uisce a fhiuchadh agus a ghalú, ag casadh ó leacht go gásach. Cuirimid é sa reoiteoir, agus tosaíonn sé ag iompú isteach i oighear, agus mar sin ag bogadh ó leacht go stát soladach. Mar sin féin, faoi imthosca áirithe, is féidir leis an gal uisce atá san aer dul isteach sa chéim soladach láithreach, ag seachaint an chéim leachtach. Tá a fhios againn an próiseas seo de réir a thoradh - patrúin áille ar na fuinneoga ar lá geimhridh sioc. Is minic a bhíonn díograiseoirí gluaisteáin, nuair a bhíonn sraith oighir á scríobadh as an windshield, ina thréith ag an bpróiseas seo ag baint úsáide as epithets nach bhfuil an-eolaíoch, ach an-mhothúchánach agus beoga. Ar bhealach amháin nó ar bhealach eile, bhí na sonraí maidir le foirmiú oighir déthoiseach faoi shrouded i rúndacht le blianta fada. Agus le déanaí, don chéad uair, bhí foireann idirnáisiúnta eolaithe in ann struchtúr adamhach oighir déthoiseach a shamhlú le linn a fhoirmithe. Cad iad na rúin atá i bhfolach sa phróiseas fisiceach simplí seo, conas a d'éirigh le heolaithe iad a nochtadh, agus conas atá a gcuid torthaí úsáideach? Inseoidh tuarascáil an ghrúpa taighde dúinn faoi seo. Téigh.
Bonn taighde
Má dhéanaimid áibhéil, is rud tríthoiseach iad nach mór gach réad timpeall orainn. Mar sin féin, má dhéanaimid machnamh níos mine ar chuid acu, is féidir linn cinn déthoiseacha a aimsiú freisin. Sampla iontach de seo is ea screamh oighir a fhoirmíonn ar dhromchla rud éigin. Ní rún don phobal eolaíoch struchtúir den sórt sin a bheith ann, toisc go ndearnadh anailís orthu go minic. Ach is í an fhadhb atá ann go bhfuil sé deacair go leor struchtúir metastable nó idirmheánacha a bhfuil baint acu le foirmiú oighir 2D a shamhlú. Tá sé seo mar gheall ar fhadhbanna banal - leochaileacht agus leochaileacht na struchtúr atá á staidéar.
Go fortunately, ceadaíonn modhanna scanadh nua-aimseartha samplaí a anailísiú le tionchar íosta, rud a fhágann gur féidir na sonraí uasta a fháil i dtréimhse ghearr ama, mar gheall ar na cúiseanna thuas. Sa staidéar seo, d'úsáid na heolaithe micreascópacht fórsa adamhach neamhtheagmhála, le barr an tsnáthaid micreascóp brataithe le haonocsaíd charbóin (CO). Mar gheall ar na huirlisí scanadh seo a chomhcheangal is féidir íomhánna fíor-ama a fháil de struchtúir imeall oighir heicseagánach déshraith déthoiseach a fhástar ar dhromchla óir (Au).
Tá sé léirithe ag micreascópacht, le linn oighir dhéthoiseach a fhoirmiú, go bhfuil dhá chineál imill (deighleoga ag nascadh dhá rinn polagán) ag an am céanna ina struchtúr: zigzag (zigzag) agus cruth cathaoir (cathaoir láimhe).
Cathaoir uilleach (ar chlé) agus imill zigzag (ar dheis) ag baint úsáide as graphene mar shampla.
Ag an gcéim seo, reoitear na samplaí go tapa, rud a fhágann gur féidir an struchtúr adamhach a scrúdú go mion. Rinneadh samhaltú freisin, a raibh na torthaí ag teacht go mór leis na torthaí breathnóireachta.
Fuarthas amach, i gcás easnacha zigzag a fhoirmiú, go gcuirtear móilín uisce breise leis an imeall atá ann cheana féin, agus tá an próiseas iomlán á rialú ag an meicníocht droichid. Ach i gcás easnacha cathaoireach a fhoirmiú, níor aimsíodh aon mhóilíní breise, rud atá i gcodarsnacht go láidir le smaointe traidisiúnta maidir le fás oighir heicseagánach dhá-chiseal agus substaintí heicseagánacha déthoiseach i gcoitinne.
Cén fáth ar roghnaigh eolaithe micreascóp fórsa adamhach neamhtheagmhála dá mbreathnuithe seachas micreascóp tollánaithe scanadh (STM) nó micreascóp leictreoin tarchurtha (TEM)? Mar is eol dúinn cheana féin, tá baint ag an rogha leis an deacracht a bhaineann le staidéar a dhéanamh ar struchtúir gearrthéarmacha agus leochaileacha oighir déthoiseach. Baineadh úsáid as STM roimhe seo chun staidéar a dhéanamh ar oighir 2D a fhástar ar dhromchlaí éagsúla, ach níl an cineál seo micreascóp íogair do shuíomh na núicléis, agus is féidir earráidí íomháithe a bheith mar thoradh ar a bharr. Léiríonn TEM, ar a mhalairt, go foirfe struchtúr adamhach na n-easnacha. Mar sin féin, teastaíonn leictreoin ardfhuinnimh chun íomhánna ardchaighdeáin a fháil, ar féidir leo struchtúr imeall na n-ábhar XNUMXT atá nasctha go comhfhiúsach a athrú nó fiú a scrios, gan trácht ar na himill atá nasctha níos scaoilte san oighear XNUMXD.
Níl míbhuntáistí den sórt sin ag micreascóp fórsa adamhach, agus ceadaíonn tip CO-brataithe staidéar a dhéanamh ar uisce interfacial le tionchar íosta ar mhóilíní uisce.
Torthaí taighde
Íomhá #1
Fásadh oighear déthoiseach ar dhromchla Au(111) ag teocht thart ar 120 K, agus ba é a thiús 2.5 Å (1).
íomhánna STM d'oighear (1c) agus an Fourier tapa comhfhreagrach a chlaochlú íomhá (insuite i 1) struchtúr heicseagánach dea-ordaithe a thaispeáint le tréimhsiúlacht Au(111)-√3 x √3-30°. Cé go bhfuil an líonra cheallacha H-nasctha de oighir 2D le feiceáil san íomhá STM, tá sé deacair topology mionsonraithe na struchtúr imeall a chinneadh. Ag an am céanna, thug AFM le aistriú minicíochta (Δf) den limistéar samplach céanna íomhánna níos fearr (1d), rud a d'fhág gur féidir codanna cathaoir-chruthach agus zigzag den struchtúr a shamhlú. Tá fad iomlán an dá leagan inchomparáide, ach tá meánfhad an rib réamhtheachtaí beagán níos faide (1b). Is féidir le easnacha zigzag fás suas le 60 Å ar fad, ach clúdaítear cinn i gcruth cathaoireach le lochtanna le linn foirmithe, rud a laghdaíonn a n-uasfhad go 10-30 Å.
Ansin, rinneadh íomháú córasach AFM ag airde snáthaidí éagsúla (2).
Íomhá #2
Ag an airde rinn is airde, nuair a bhíonn fórsa leictreastatach níos airde ag an comhartha AFM, aithníodh dhá shraith de √3 x √3 sublattices in oighear déthoiseach déthoiseach, agus taispeántar ceann acu i 2 (ar chlé).
Ag airde snáthaidí níos ísle, tosaíonn gnéithe geala an fho-ara seo ag taispeáint treo, agus casann an fo-shraith eile ina eilimint V-chruthach (2a, dírithe).
Ag íosairde snáthaidí, nochtann AFM struchtúr cíor meala le línte soiléire a cheanglaíonn dhá sublattices, i gcuimhne do H-bhannaí (2a, ar dheis).
Léiríonn ríomhaireachtaí teoirice feidhme dlúis go gcomhfhreagraíonn oighear déthoiseach a fhástar ar dhromchla Au(111) do struchtúr oighir dhá-chiseal comhghlasála (2anna), comhdhéanta de dhá shraith cothrom heicseagánach uisce. Tá heicseagán an dá leathán comhchuingeach, agus is é 120° an uillinn idir na móilíní uisce sa phlána.
I ngach sraith uisce, luíonn leath de na móilíní uisce go cothrománach (comhthreomhar leis an tsubstráit) agus luíonn an leath eile go hingearach (ingearach leis an tsubstráit), agus O–H amháin ag pointeáil suas nó síos. Deonaíonn uisce atá suite go hingearach i sraith amháin banna H d'uisce cothrománach i gciseal eile, rud a fhágann go bhfuil struchtúr H-chruthach iomlán sáithithe ann.
Insamhladh AFM ag baint úsáid as tip ceathairphoill (dz 2) (2b( ) atá bunaithe ar an tsamhail thuas ag teacht go maith le torthaí turgnamhacha (2a). Ar an drochuair, is deacair iad a aithint le linn íomháithe STM mar gheall ar airde comhchosúla uisce cothrománach agus ingearach. Mar sin féin, nuair a bhíonn micreascópacht fórsa adamhach á úsáid, tá móilíní an dá chineál uisce inaitheanta go soiléir (2a и 2b ceart) toisc go bhfuil an fórsa leictreastatach ordú níos airde an-íogair do threoshuíomh móilíní uisce.
Bhíothas in ann freisin treoshuíomh O-H an uisce chothrománaigh agus ingearacha a chinneadh tuilleadh tríd an idirghníomhú idir fórsaí leictreastatacha ardoird agus fórsaí aiséirí Pauli, mar a léirítear sna línte dearga i 2 и 2b (lár).
Íomhá #3
Sna híomhánna 3 и 3b (Céim 1) taispeántar íomhánna AFM méadaithe d'eití iarraige agus cathaoireach uilleach, faoi seach. Fuarthas amach go bhfásann an t-imeall zigzag agus a struchtúr bunaidh á chothabháil, agus le fás imeall an chathaoir-chruthach, déantar an t-imeall a athchóiriú i struchtúr tréimhsiúil 5756 fáinní, i.e. nuair a athdhéantar struchtúr na n-easnacha go tréimhsiúil an seicheamh peinteagán - heipteagán - peinteagán - heicseagán.
Léiríonn ríomhaireachtaí teoirice feidhmiúla dlúis gurb iad an eite zigzag neamhthógtha agus eite cathaoir 5756 na cinn is cobhsaí. Déantar imeall 5756 a fhoirmiú mar thoradh ar éifeachtaí comhcheangailte a íoslaghdaíonn líon na mbannaí hidrigine neamhsháithithe agus a laghdaíonn fuinneamh brú.
Meabhraíonn eolaithe go gcríochnaíonn plánaí basal oighir heicseagánacha de ghnáth in easnacha zigzag, agus go bhfuil easnacha cruth cathaoir as láthair mar gheall ar dhlús níos airde bannaí hidrigine neamhsháithithe. Mar sin féin, i gcórais bheaga nó áit a bhfuil spás teoranta, is féidir le heití cathaoir a gcuid fuinnimh a laghdú trí athdhearadh ceart.
Mar a luadh níos luaithe, nuair a cuireadh stop le fás oighir ag 120 K, fuaraíodh an sampla láithreach go 5 K chun iarracht a dhéanamh struchtúir metastable nó imeall trasdula a reoite agus saol sampla sách fada a chinntiú le haghaidh staidéar mionsonraithe ag baint úsáide as STM agus AFM. Bhí sé indéanta freisin próiseas fáis oighir dhéthoiseach a athchruthú (íomhá Uimh. 3) a bhuíochas leis an tip micreascóp CO-fheidhmithe, a d'fhág gur féidir struchtúir metastable agus trasdula a bhrath.
I gcás easnacha zigzag, fuarthas peinteagán aonair uaireanta ceangailte leis na heasnacha díreacha. D’fhéadfaidís líneáil i ndiaidh a chéile, ag déanamh eagar le tréimhsiúlacht 2 x aice (aice is é tairiseach laitíse an oighir dhéthoiseach é). D’fhéadfadh an bhreathnóireacht seo a léiriú go gcuirtear tús le fás imill zigzag trí raon tréimhsiúil de pheinteagán a chruthú (3, céim 1-3), a bhaineann le dhá phéire uisce a chur leis don pheinteagán (saigheada dearga).
Ansin, tá an sraith de pheinteagán ceangailte chun struchtúr cosúil le 56665 (3, céim 4), agus ansin déanann sé an chuma bunaidh zigzag a athchóiriú trí níos mó gal uisce a chur leis.
Maidir le himill chathaoir-chruthach is a mhalairt ar fad atá an scéal - níl aon sraith de pheinteagán ann, ach ina ionad sin is minic a breathnaítear bearnaí gearra mar 5656 ar an imeall. Tá fad an eite 5656 i bhfad níos giorra ná fad an 5756. B'fhéidir go bhfuil sé seo toisc go bhfuil an-bhéim ar an eite 5656 agus nach bhfuil sé chomh cobhsaí ná an 5756. Ag tosú leis an eite cathaoir 5756, déantar 575 fáinne a thiontú go háitiúil go 656 fáinne trí dhá cheann a chur leis. gal uisce (3b, céim 2). Ansin, fásann na fáinní 656 sa treo trasna, ag cruthú imeall den chineál 5656 (3b, céim 3), ach le fad teoranta mar gheall ar carnadh fuinnimh dífhoirmithe.
Má chuirtear péire uisce amháin leis an heicseagán eite 5656, is féidir an dífhoirmiúchán a lagú go páirteach, agus cruthóidh sé eite 5756 mar thoradh air seo arís.3b, céim 4).
Tá na torthaí thuas an-táscach, ach socraíodh tacaíocht a thabhairt dóibh le sonraí breise a fuarthas ó ríomh dinimic mhóilíneach gal uisce ar dhromchla Au (111).
Fuarthas amach gur foirmíodh oileáin oighir dhá shraith 2D go rathúil agus gan bhac ar an dromchla, rud atá ag teacht lenár dtuairimí turgnamhacha.
Íomhá #4
Ar an íomhá 4 Léirítear an mheicníocht maidir le foirmiú comhchoiteann droichid ar easnacha zigzag céim ar chéim.
Anseo thíos tá ábhair na meán ar an staidéar seo le cur síos orthu.
Ábhar meán Uimh. 1
Is fiú a thabhairt faoi deara nach féidir le peinteagán amháin atá ceangailte le ciumhais zigzag feidhmiú mar ionad núicléach áitiúil chun fás a chur chun cinn.
Ábhar meán Uimh. 2
Ina áit sin, foirmíonn líonra tréimhsiúil ach neamhcheangailte de pheinteagán ar an imeall zigzag ar dtús, agus déanann móilíní uisce atá ag teacht isteach ina dhiaidh sin iarracht na peinteagán seo a nascadh le chéile, rud a fhágann go gcruthófar struchtúr slabhra de chineál 565. Ar an drochuair, níor tugadh faoi deara a leithéid de struchtúr le linn breathnuithe praiticiúla, a mhíníonn a shaolré an-ghearr.
Ábhar meán Uimh. 3 agus Uimh. 4
Ceanglaíonn an Chomh maith le péire uisce amháin an struchtúr cineál 565 agus an peinteagán in aice láimhe, agus mar thoradh air sin foirmítear an struchtúr cineál 5666.
Fásann an struchtúr cineál 5666 go cliathánach chun an struchtúr cineál 56665 a dhéanamh agus ar deireadh forbraíonn sé ina laitís heicseagánach lán-nasctha.
Ábhar meán Uimh. 5 agus Uimh. 6
Ar an íomhá 4b taispeántar fás i gcás rib cathaoireach. Tosaíonn an comhshó ó fháinní cineál 575 go fáinní cineál 656 ón gciseal bun, ag cruthú struchtúr ilchodach 575/656 nach féidir a idirdhealú ó eite cineál 5756 sna turgnaimh, ós rud é nach féidir íomhá a dhéanamh ach ar chiseal barr an oighir dhá chiseal. le linn na dturgnaimh.
Ábhar meán Uimh. 7
Éiríonn an droichead 656 mar thoradh air ina lárionad núiclithe le haghaidh fáis an rib 5656.
Ábhar meán Uimh. 8
Nuair a chuirtear móilín uisce amháin le ciumhais 5656, cruthaítear struchtúr móilíní neamhphéire soghluaiste atá thar a bheith soghluaiste.
Ábhar meán Uimh. 9
Is féidir dhá cheann de na móilíní uisce neamhphéireáilte seo a chomhcheangal ina dhiaidh sin i struchtúr heptagonal níos cobhsaí, ag comhlánú an chomhshó ó 5656 go 5756.
Le haghaidh aithne níos mionsonraithe ar nuances an staidéir, molaim féachaint ar .
Epilogue
Is é príomhchonclúid an staidéir seo ná go bhféadfadh iompar struchtúir a breathnaíodh le linn fáis a bheith coitianta do gach cineál oighir déthoiseach. Foirmeacha oighir heicseagánach déchiseal ar dhromchlaí hidreafóbach éagsúla agus faoi choinníollacha iata hidreafóbach, agus mar sin is féidir é a mheas mar chriostail ar leith 2D (oighear 2D I), nach bhfuil a fhoirmiú íogair do bhunstruchtúr an tsubstráit.
Deir eolaithe go hionraic nach bhfuil a dteicníc íomháithe fós oiriúnach chun oibriú le h-oighear tríthoiseach, ach is féidir le torthaí staidéar a dhéanamh ar oighir déthoiseach a bheith mar bhunús le próiseas foirmithe a choibhneas toirtmhéadrach a mhíniú. I bhfocail eile, is bunús tábhachtach chun staidéar a dhéanamh ar struchtúir tríthoiseacha a thuiscint conas a fhoirmíonn struchtúir dhéthoiseacha. Is chun na críche sin a bheartaíonn na taighdeoirí a modh a fheabhsú sa todhchaí.
Go raibh maith agat as léamh, fanaigí fiosrach agus bíodh seachtain iontach agaibh. 🙂
Roinnt fógraí 🙂
Go raibh maith agat as fanacht linn. An maith leat ár n-alt? Ar mhaith leat ábhar níos suimiúla a fheiceáil? Tacaigh linn trí ordú a dhéanamh nó moladh a thabhairt do chairde, , analóg uathúil de fhreastalaithe leibhéal iontrála, a cheap muid duit: (ar fáil le RAID1 agus RAID10, suas le 24 croíleacan agus suas le 40GB DDR4).
Dell R730xd 2x níos saoire i lárionad sonraí Equinix Tier IV in Amstardam? Ach anseo san Ísiltír! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ó $99! Léigh faoi
Foinse: will.com