Tha fios aig a h-uile duine gu bheil uisge a 'tachairt ann an trì stàitean co-chruinneachaidh. Bidh sinn a 'cur a' choire air, agus tha an t-uisge a 'tòiseachadh a' goil agus a 'falmhachadh, a' tionndadh bho leaghan gu gaseous. Bidh sinn ga chuir anns an reothadair, agus bidh e a ’tòiseachadh a’ tionndadh gu deigh, agus mar sin a ’gluasad bho leaghan gu staid chruaidh. Ach, ann an suidheachaidhean sònraichte, faodaidh ceò uisge a tha san adhar a dhol a-steach don ìre chruaidh sa bhad, a ’dol seachad air an ìre leaghaidh. Tha fios againn air a 'phròiseas seo leis a' thoradh aige - pàtrain brèagha air na h-uinneagan air latha geamhraidh reothadh. Bidh luchd-dealasach chàraichean, nuair a bhios iad a ’sgrìobadh còmhdach deigh bhon ghaoth-gaoithe, gu tric a’ comharrachadh a ’phròiseas seo le bhith a’ cleachdadh epithets nach eil gu math saidheansail, ach gu math tòcail agus beothail. Ann an dòigh no dhà, bha mion-fhiosrachadh mu bhith a 'cruthachadh deigh dà-mheudach air a chòmhdach ann an dìomhaireachd fad iomadh bliadhna. Agus o chionn ghoirid, airson a 'chiad uair, bha sgioba eadar-nàiseanta de luchd-saidheans comasach air structar atamach deigh dà-mheudach fhaicinn nuair a chaidh a chruthachadh. Dè na dìomhaireachdan a tha falaichte sa phròiseas corporra seo a tha coltach gu sìmplidh, ciamar a chaidh aig luchd-saidheans air an lorg, agus ciamar a tha na co-dhùnaidhean aca feumail? Innsidh aithisg na buidhne rannsachaidh dhuinn mu dheidhinn seo. Rachaibh.
Bunait rannsachaidh
Ma nì sinn cus, tha cha mhòr a h-uile nì timcheall oirnn trì-thaobhach. Ach, ma bheachdaicheas sinn air cuid dhiubh ann an dòigh nas mionaidiche, gheibh sinn cuideachd feadhainn dà-thaobhach. Tha rùsg deigh a tha a’ cruthachadh air uachdar rudeigin na phrìomh eisimpleir de seo. Chan eil na structaran sin na dhìomhaireachd don choimhearsnachd shaidheansail, oir chaidh an sgrùdadh iomadh uair. Ach is e an duilgheadas a th 'ann gu bheil e gu math duilich a bhith a' faicinn structaran meata-sheasmhach no eadar-mheadhanach a tha an sàs ann an cruthachadh deigh 2D. Tha seo mar thoradh air duilgheadasan banal - cugallachd agus cugallachd nan structaran a thathar a ‘sgrùdadh.
Gu fortanach, tha dòighean sganaidh an latha an-diugh a’ leigeil le sampaill a bhith air an sgrùdadh le glè bheag de bhuaidh, a leigeas leis an dàta as motha fhaighinn ann an ùine ghoirid, air sgàth nan adhbharan gu h-àrd. Anns an sgrùdadh seo, chleachd an luchd-saidheans microscopy feachd atamach neo-conaltraidh, le bàrr an t-snàthad miocroscop còmhdaichte le carbon monoxide (CO). Tha an cothlamadh de na h-innealan sganaidh sin ga dhèanamh comasach ìomhaighean fìor-ùine fhaighinn de structaran iomall deigh sia-thaobhach dà-thaobhach air fhàs air uachdar òir (Au).
Tha microscopy air sealltainn, nuair a thèid deigh dà-thaobhach a chruthachadh, gu bheil dà sheòrsa de dh’ oirean (earrannan a’ ceangal dà vertices de polygon) aig an aon àm san structar aige: zigzag (lùbach) agus cumadh cathair (cathair-armachd).
Oirean cathair-armachd (clì) agus zigzag (deas) a’ cleachdadh graphene mar eisimpleir.
Aig an ìre seo, chaidh na sampallan a reothadh gu luath, a 'leigeil le structar atamach a bhith air a sgrùdadh gu mionaideach. Chaidh modaladh a dhèanamh cuideachd, agus bha na toraidhean gu ìre mhòr aig an aon àm ris na toraidhean amharc.
Chaidh a lorg, a thaobh cruthachadh riban zigzag, gu bheil moileciuil uisge a bharrachd air a chur ris an oir a th ’ann, agus tha am pròiseas gu lèir air a riaghladh leis an uidheamachd drochaid. Ach a thaobh cruthachadh riban cathair-armachd, cha deach moileciuilean a bharrachd a lorg, a tha gu math eadar-dhealaichte bho bheachdan traidiseanta mu fhàs deigh sia-thaobhach dà-fhilleadh agus stuthan dà-thaobhach sia-thaobhach san fharsaingeachd.
Carson a thagh luchd-saidheans miocroscop feachd atamach neo-conaltraidh airson am faicinn seach miocroscop tunail sganaidh (STM) no miocroscop dealanach tar-chuir (TEM)? Mar a tha fios againn mu thràth, tha an roghainn co-cheangailte ris an duilgheadas a th 'ann a bhith a' sgrùdadh structaran geàrr-ùine agus lag deigh dà-mheudach. Chaidh STM a chleachdadh roimhe seo airson sgrùdadh a dhèanamh air deigh 2D air fhàs air diofar uachdar, ach chan eil an seòrsa seo de mhiocroscop mothachail air suidheachadh niùclas, agus faodaidh a bhàrr mearachdan ìomhaighean adhbhrachadh. Tha TEM, air an làimh eile, a 'sealltainn gu foirfe structar atamach nan riban. Ach, airson ìomhaighean àrd-inbhe fhaighinn tha feum air dealanan àrd-lùth, a dh’ fhaodas structar iomaill stuthan XNUMXD le ceangal covalently atharrachadh no eadhon a sgrios, gun luaidh air na h-oirean nas sgaoilte ann an deigh XNUMXD.
Chan eil an leithid de eas-bhuannachdan aig miocroscop feachd atamach, agus tha tip le còmhdach CO a’ ceadachadh sgrùdadh a dhèanamh air uisge eadar-aghaidh le glè bheag de bhuaidh air moileciuilean uisge.
Toraidhean rannsachaidh
Ìomhaigh #1
Chaidh deigh dà-thaobhach fhàs air uachdar Au(111) aig teòthachd timcheall air 120 K, agus bha an tighead aige 2.5 Å (1).
Dealbhan deighe STM (1c) agus an ìomhaigh cruth-atharrachaidh luath Fourier co-fhreagarrach (cuir a-steach in 1) sealltainn structar sia-thaobhach le deagh òrdugh le ùine de Au(111) -√3 x √3-30°. Ged a tha an lìonra cealla de deigh 2D ceangailte ri H ri fhaicinn san ìomhaigh STM, tha e duilich topology mionaideach nan structaran iomall a dhearbhadh. Aig an aon àm, thug AFM le gluasad tricead (Δf) den aon raon sampall ìomhaighean nas fheàrr (1d), a rinn e comasach sealladh a dhèanamh air earrannan cumadh cathair agus zigzag den structar. Tha fad iomlan an dà dhreach coimeasach, ach tha fad cuibheasach an rib a bh’ ann roimhe beagan nas fhaide (1b). Faodaidh riban zigzag fàs suas gu 60 Å de dh'fhaid, ach bidh feadhainn ann an cumadh cathair air an còmhdach le lochdan nuair a bhios iad gan cruthachadh, a lùghdaicheas an fhad as àirde gu 10-30 Å.
An uairsin, chaidh ìomhaighean eagarach AFM a dhèanamh aig àirdean snàthad eadar-dhealaichte (2).
Ìomhaigh #2
Aig an àirde tip as àirde, nuair a tha an comharra AFM fo smachd feachd electrostatach òrdugh nas àirde, chaidh dà sheata de sublattices √3 x √3 ann an deigh dà-thaobhach a chomharrachadh, agus tha aon dhiubh sin air a shealltainn ann an 2 (clì).
Aig àirdean snàthad nas ìsle, bidh na h-eileamaidean soilleir den fho-raon seo a 'tòiseachadh a' sealltainn stiùireadh, agus bidh an fho-raon eile a 'tionndadh gu bhith na eileamaid cumadh V (2a, stèidhichte).
Aig an ìre as ìsle de shnàthaid, bidh AFM a’ nochdadh structar cìr-mheala le loidhnichean soilleir a’ ceangal dà fho-fhilleadh, a’ cuimhneachadh bannan H (2a, air an làimh dheis).
Tha àireamhachadh teòiridh gnìomh dùmhlachd a’ sealltainn gu bheil deigh dà-mheudach air fhàs air uachdar Au (111) a’ freagairt ri structar deigh dà-fhilleadh eadar-cheangailte (2c), air a dhèanamh suas de dhà shreathan còmhnard sia-thaobhach de uisge. Tha hexagons an dà dhuilleig ceangailte, agus is e 120 ° an ceàrn eadar na moileciuilean uisge san itealan.
Anns gach sreath uisge, tha leth de na moileciuilean uisge nan laighe gu còmhnard (co-shìnte ris an t-substrate) agus tha an leth eile na laighe gu dìreach (ceart-cheàrnach ris an t-substrate), le aon OH a ’nochdadh suas no sìos. Bidh uisge a tha na laighe gu dìreach ann an aon shreath a’ toirt seachad bann H gu uisge còmhnard ann an còmhdach eile, a’ leantainn gu structar làn-shàthaichte ann an cumadh H.
Samhlachadh AFM a’ cleachdadh tip ceithir-cheàrnach (dz 2) (2b) stèidhichte air a’ mhodail gu h-àrd ag aontachadh gu math le toraidhean deuchainneach (2a). Gu mì-fhortanach, tha na h-aon àirdean de dh'uisge còmhnard is dhìreach ga dhèanamh doirbh an comharrachadh tro ìomhaighean STM. Ach, nuair a bhios tu a’ cleachdadh microscopy feachd atamach, tha na moileciuilean den dà sheòrsa uisge air an comharrachadh gu soilleir (2a и 2b deas) leis gu bheil an fheachd electrostatach aig ìre nas àirde gu math mothachail air stiùireadh moileciuil uisge.
Bha e comasach cuideachd tuilleadh dearbhaidh a dhèanamh air stiùir OH uisge còmhnard agus dìreach tron eadar-obrachadh eadar feachdan electrostatach àrd-ìre agus feachdan ath-chuinge Pauli, mar a chithear leis na loidhnichean dearga ann an 2 и 2b (meadhan).
Ìomhaigh #3
Anns na dealbhan 3 и 3b (Ìre 1) a’ sealltainn ìomhaighean meudaichte AFM de zigzag agus sgiathan cathair-armachd, fa leth. Chaidh a lorg gu bheil an oir zigzag a’ fàs fhad ‘s a tha e a’ cumail suas an structar tùsail aige, agus le fàs an oir cumadh cathair, tha an oir air ath-nuadhachadh ann an structar ùineail 5756 fàinne, i.e. nuair a bhios structar nan riban bho àm gu àm ag ath-aithris an t-sreath pentagon - heptagon - pentagon - hexagon.
Tha àireamhachadh teòiridh gnìomh dùmhlachd a’ sealltainn gur e an t-earrann zigzag neo-chruthaichte agus an crios cathair 5756 an fheadhainn as seasmhaiche. Tha an oir 5756 air a chruthachadh mar thoradh air buaidhean aonaichte a lughdaicheas an àireamh de cheanglaichean hydrogen neo-shàthaichte agus a lughdaicheas lùth cuideam.
Tha luchd-saidheans a 'cuimhneachadh gu bheil na plèanaichean basal deigh sia-thaobhach mar as trice a' tighinn gu crìch ann an riban zigzag, agus gu bheil riban ann an cumadh cathair neo-làthaireach air sgàth dùmhlachd nas àirde de cheanglaichean hydrogen neo-shàthaichte. Ach, ann an siostaman beaga no far nach eil mòran rùm ann, faodaidh sgiathan cathair an lùth a lughdachadh tro ath-dhealbhadh ceart.
Mar a chaidh a ràdh na bu thràithe, nuair a chaidh stad a chuir air fàs deigh aig 120 K, chaidh an sampall a fhuarachadh sa bhad gu 5 K gus feuchainn ri structaran iomall metastable no gluasaid a reothadh agus dèanamh cinnteach gum biodh beatha sampall an ìre mhath fada airson sgrùdadh mionaideach a’ cleachdadh STM agus AFM. Bha e comasach cuideachd pròiseas fàis deigh dà-mheudach ath-chruthachadh (dealbh Àir. 3) le taing don tip microsgop gnìomhaichte CO, a rinn e comasach structaran meata-sheasmhach agus gluasaid a lorg.
Ann an cùis riban zigzag, lorgadh pentagons fa leth uaireannan ceangailte ris na h-asnaichean dìreach. Dh’ fhaodadh iad loidhne ann an sreath, a’ cruthachadh sreath le ùineadaireachd de 2 x aice (aice is e an seasmhach lattice de deigh dà-thaobhach). Dh’ fhaodadh an amharc seo nochdadh gu bheil fàs oirean zigzag air a thòiseachadh le bhith a’ cruthachadh sreath bho àm gu àm de pentagons (3, ceum 1-3), a tha a 'ciallachadh a bhith a' cur dà phaidhir uisge airson a 'phentagon (saigheadan dearga).
An ath rud, tha an sreath de pentagons ceangailte gus structar mar 56665 a chruthachadh (3, ìre 4), agus an uairsin ag ath-nuadhachadh a’ choltas zigzag tùsail le bhith a’ cur barrachd bhalbhaichean uisge ris.
Le oirean ann an cumadh cathair tha an suidheachadh mu choinneamh - chan eil sreath de pentagons ann, ach gu math tric thathas a’ faicinn beàrnan goirid mar 5656 air an oir. Tha fad an earran 5656 gu math nas giorra na fad an 5756. Is dòcha gu bheil seo air sgàth gu bheil cuideam mòr air an ear 5656 agus nach eil e cho seasmhach na an 5756. A’ tòiseachadh le ìnean cathair 5756, tha 575 fàinne air an atharrachadh gu h-ionadail gu 656 fàinne le bhith a’ cur dhà ris. gal uisge (3b, ìre 2). An uairsin, bidh na fàinneachan 656 a’ fàs anns an t-slighe tarsainn, a’ cruthachadh iomall den t-seòrsa 5656 (3b, ìre 3), ach le fad cuibhrichte mar thoradh air cruinneachadh lùth deformation.
Ma thèid aon phaidhir uisge a chuir ris an hexagon de fin 5656, faodar an deformation a lagachadh gu ìre, agus leanaidh seo a-rithist gu cruthachadh fin 5756 (3b, ìre 4).
Tha na toraidhean gu h-àrd gu math taisbeanach, ach chaidh co-dhùnadh taic a thoirt dhaibh le dàta a bharrachd a gheibhear bho àireamhachadh dinamics moileciuil de bhalbhaichean uisge air uachdar Au (111).
Chaidh a lorg gun do chruthaich eileanan deigh dà-fhillte 2D gu soirbheachail agus gun bhacadh air an uachdar, a tha co-chòrdail ris na beachdan deuchainneach againn.
Ìomhaigh #4
Air an dealbh 4 Tha an dòigh anns an tèid drochaidean a chruthachadh còmhla air riban zigzag air a shealltainn ceum air cheum.
Gu h-ìosal tha stuthan meadhanan mun sgrùdadh seo le tuairisgeul.
Stuth meadhanan Àir. 1
Is fhiach a bhith mothachail nach urrainn dha pentagon singilte ceangailte ri oir zigzag a bhith na ionad nucleation ionadail gus fàs a bhrosnachadh.
Stuth meadhanan Àir. 2
An àite sin, bidh lìonra de phinnagonan bho àm gu àm ach gun cheangal a’ cruthachadh an toiseach air an oir zigzag, agus bidh moileciuilean uisge a tha a’ tighinn a-steach còmhla a’ feuchainn ri na pentagons sin a cheangal, a’ leantainn gu cruthachadh structar slabhraidh de sheòrsa 565. Gu mì-fhortanach, cha deach structar mar sin fhaicinn rè ùine. beachdan practaigeach, a tha a’ mìneachadh a bheatha gu math goirid.
Stuth meadhanan Àir 3 agus Àir. 4
Bidh cur-ris aon phaidhir uisge a’ ceangal an structar seòrsa 565 agus am pentagon ri thaobh, agus mar thoradh air an sin chaidh structar seòrsa 5666 a chruthachadh.
Bidh an structar seòrsa 5666 a’ fàs gu taobhach gus an structar seòrsa 56665 a chruthachadh agus mu dheireadh leasaichidh e gu bhith na chliabh sia-thaobhach làn-cheangailte.
Stuth meadhanan Àir 5 agus Àir. 6
Air an dealbh 4b tha fàs air a nochdadh ann an cùis rib cathair-armachd. Bidh an tionndadh bho fhàinneachan seòrsa 575 gu fàinneachan seòrsa 656 a’ tòiseachadh bhon ìre ìosal, a’ cruthachadh structar co-dhèanta 575/656 nach gabh a chomharrachadh bho fin seòrsa 5756 anns na deuchainnean, leis nach urrainnear ach an ìre as àirde den deigh dà-fhilleadh a dhealbhadh. rè nan deuchainnean.
Stuth meadhanan Àir. 7
Bidh an drochaid 656 a thig às a sin gu bhith na ionad nucleation airson fàs an rib 5656.
Stuth meadhanan Àir. 8
Le bhith a’ cur aon mholacile uisge ri oir 5656 thig structar moileciuil gun chàradh gu math gluasadach.
Stuth meadhanan Àir. 9
Faodaidh dhà de na moileciuilean uisge gun chàradh sin a thighinn còmhla ann an structar heptagonal nas seasmhaiche, a’ crìochnachadh an tionndaidh bho 5656 gu 5756.
Airson eòlas nas mionaidiche air nuances an sgrùdaidh, tha mi a’ moladh coimhead air .
Epilogue
Is e prìomh cho-dhùnadh an sgrùdaidh seo gum faodadh giùlan structaran a chaidh fhaicinn rè fàs a bhith cumanta do gach seòrsa deigh dà-thaobhach. Bidh deigh sia-thaobhach bilayer a ’cruthachadh air diofar uachdar hydrophobic agus fo chumhachan dìon hydrophobic, agus mar sin faodar a mheas mar chriostail 2D air leth (deigh 2D I), agus tha an cruthachadh neo-mhothachail do structar bunaiteach an t-substrate.
Tha luchd-saidheans gu h-onarach ag ràdh nach eil an dòigh ìomhaigheachd aca fhathast freagarrach airson a bhith ag obair le deigh trì-thaobhach, ach faodaidh toraidhean sgrùdadh deigh dà-mheudach a bhith mar bhunait airson a bhith a’ mìneachadh pròiseas cruthachadh a chàirdean tomhas-lìonaidh. Ann am faclan eile, tha tuigse air mar a tha structaran dà-mheudach a’ cruthachadh na bhunait chudromach airson a bhith a’ sgrùdadh feadhainn trì-thaobhach. Is ann air an adhbhar seo a tha an luchd-rannsachaidh an dùil an dòigh-obrach aca a leasachadh san àm ri teachd.
Tapadh leibh airson an leughadh, fuirich fiosrachail agus bi seachdain math agad guys. 🙂
Cuid de shanasan 🙂
Tapadh leibh airson fuireach còmhla rinn. An toil leat na h-artaigilean againn? A bheil thu airson susbaint nas inntinniche fhaicinn? Thoir taic dhuinn le bhith a’ cur òrdugh no a’ moladh do charaidean, , analog sònraichte de luchd-frithealaidh ìre inntrigidh, a chaidh a chruthachadh leinn dhut: (ri fhaighinn le RAID1 agus RAID10, suas ri 24 cores agus suas ri 40GB DDR4).
Dell R730xd 2x nas saoire ann an ionad dàta Equinix Tier IV ann an Amsterdam? A-mhàin an seo anns an Òlaind! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - bho $99! Leugh mu dheidhinn
Source: www.habr.com