ពីរ៉ាមីតជំនួសឱ្យស្វ៊ែរ៖ ចង្កោមមិនស្តង់ដារនៃអាតូមមាស

ពិភពលោកជុំវិញយើងគឺជាលទ្ធផលរួមគ្នានៃបាតុភូត និងដំណើរការជាច្រើនពីវិទ្យាសាស្ត្រផ្សេងៗគ្នា វាស្ទើរតែមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការញែកចេញនូវអ្វីដែលសំខាន់បំផុតនោះ។ ទោះបីជាមានការប្រជែងគ្នាកម្រិតខ្លះក៏ដោយ ទិដ្ឋភាពជាច្រើននៃវិទ្យាសាស្ត្រមួយចំនួនមានលក្ខណៈពិសេសស្រដៀងគ្នា។ ចូរយើងយកធរណីមាត្រជាឧទាហរណ៍៖ អ្វីគ្រប់យ៉ាងដែលយើងឃើញមានរូបរាងជាក់លាក់ ដែលមួយក្នុងចំណោមធម្មតាបំផុតនៅក្នុងធម្មជាតិគឺ រង្វង់ រង្វង់ ស្វ៊ែរ បាល់ (និន្នាការនៃមុខ)។ បំណងប្រាថ្នាចង់មានរាងស្វ៊ែរត្រូវបានបង្ហាញទាំងនៅក្នុងភពនិងចង្កោមអាតូម។ ប៉ុន្តែតែងតែមានករណីលើកលែងចំពោះច្បាប់។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមកពីសាកលវិទ្យាល័យ Leuven (បែលហ្ស៊ិក) បានរកឃើញថា អាតូមមាសបង្កើតបានជាស្វ៊ែរ ប៉ុន្តែជាចង្កោមពីរ៉ាមីត។ តើអ្វីបណ្តាលឱ្យមានអាកប្បកិរិយាមិនធម្មតានៃអាតូមមាសនេះ តើពីរ៉ាមីតដ៏មានតម្លៃមានលក្ខណៈសម្បត្តិអ្វីខ្លះ ហើយតើការរកឃើញនេះអាចអនុវត្តបានដោយរបៀបណា? យើងរៀនអំពីរឿងនេះពីរបាយការណ៍របស់អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រ។ ទៅ។

មូលដ្ឋានស្រាវជ្រាវ

អត្ថិភាពនៃចង្កោមមិនធម្មតានៃអាតូមមាសត្រូវបានគេស្គាល់អស់មួយរយៈមកហើយ។ រចនាសម្ព័ន្ធទាំងនេះមានលក្ខណៈសម្បត្តិគីមី និងអេឡិចត្រូនិចមិនធម្មតា ដែលនេះជាមូលហេតុដែលការចាប់អារម្មណ៍លើពួកវាមានការកើនឡើងត្រឹមតែប៉ុន្មានឆ្នាំប៉ុណ្ណោះ។ ការសិក្សាភាគច្រើនបានផ្តោតលើការសិក្សាអំពីភាពអាស្រ័យវិមាត្រ ប៉ុន្តែការសិក្សាបែបនេះតម្រូវឱ្យមានការសំយោគដែលបានគ្រប់គ្រង និងការវាស់វែងដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់។

តាមធម្មជាតិ មានចង្កោមផ្សេងៗគ្នា ប៉ុន្តែការពេញនិយមបំផុតសម្រាប់ការសិក្សាគឺ Au20 ពោលគឺចង្កោមនៃអាតូមមាសចំនួន 20 ។ ប្រជាប្រិយភាពរបស់វាគឺដោយសារតែស៊ីមេទ្រីខ្ពស់របស់វា។ tetrahedral * រចនាសម្ព័ន្ធនិងធំគួរឱ្យភ្ញាក់ផ្អើល HOMO-LUMO (HL) ដោយគម្លាត (gap)*.

Tetrahedron * - ពហុកោណដែលមានត្រីកោណបួនដូចមុខ។ ប្រសិនបើយើងចាត់ទុកមុខមួយជាមូលដ្ឋាននោះ tetrahedron អាចត្រូវបានគេហៅថាសាជីជ្រុងត្រីកោណ។

គម្លាត HOMO-LUMO (គម្លាត) * - HOMO និង LUMO គឺជាប្រភេទនៃគន្លងម៉ូលេគុល (មុខងារគណិតវិទ្យាដែលពិពណ៌នាអំពីឥរិយាបថរលកនៃអេឡិចត្រុងនៅក្នុងម៉ូលេគុល) ។ HOMO តំណាងឱ្យគន្លងម៉ូលេគុលដែលកាន់កាប់ខ្ពស់បំផុត ហើយ LUMO តំណាងឱ្យគន្លងម៉ូលេគុលដែលមិនកាន់កាប់ទាបបំផុត។ អេឡិចត្រុងនៃម៉ូលេគុលនៅក្នុងស្ថានភាពដីបំពេញគន្លងទាំងអស់ជាមួយនឹងថាមពលទាបបំផុត។ គន្លង​ដែល​មាន​ថាមពល​ខ្ពស់​បំផុត​ក្នុង​ចំណោម​គន្លង​ដែល​បាន​បំពេញ​ត្រូវ​បាន​គេ​ហៅថា HOMO ។ នៅក្នុងវេន LUMO គឺជាគន្លងថាមពលទាបបំផុត។ ភាពខុសគ្នានៃថាមពលរវាងគន្លងទាំងពីរប្រភេទនេះត្រូវបានគេហៅថា គម្លាត HOMO-LUMO ។

Photoelectron spectroscopy នៃ Au20 បានបង្ហាញថា គម្លាត HOMO-LUMO គឺ 1.77 eV ។

ការក្លែងធ្វើបានធ្វើឡើងដោយផ្អែកលើទ្រឹស្ដីមុខងារដង់ស៊ីតេ (វិធីសាស្រ្តសម្រាប់ការគណនារចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូនិចនៃប្រព័ន្ធ) បានបង្ហាញថាភាពខុសគ្នាថាមពលបែបនេះអាចសម្រេចបានទាំងស្រុងតាមរយៈសាជីជ្រុង tetrahedral នៃស៊ីមេទ្រី Td (ស៊ីមេទ្រី tetrahedral) ដែលជាធរណីមាត្រមានស្ថេរភាពបំផុតសម្រាប់ ចង្កោម Au20 ។

អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រកត់សម្គាល់ថាការស្រាវជ្រាវពីមុននៅលើ Au20 បានផ្តល់លទ្ធផលមិនត្រឹមត្រូវយ៉ាងខ្លាំងដោយសារតែភាពស្មុគស្មាញនៃដំណើរការ។ ពីមុន មីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងស្កែនបញ្ជូនត្រូវបានប្រើ ថាមពលខ្ពស់នៃធ្នឹមបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយលទ្ធផលសង្កេត៖ ការប្រែប្រួលថេរនៃ Au20 ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញរវាងការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធផ្សេងៗគ្នា។ ក្នុង 5% នៃរូបភាពដែលទទួលបាន ចង្កោម Au20 គឺ tetrahedral ហើយនៅសល់ធរណីមាត្ររបស់វាត្រូវបានរំខានទាំងស្រុង។ ដូច្នេះអត្ថិភាពនៃរចនាសម្ព័ន្ធ tetrahedral Au20 នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមធ្វើពីឧទាហរណ៍ កាបូនអាម៉ូញ៉ូស ស្ទើរតែមិនអាចហៅថា XNUMX% បញ្ជាក់បានទេ។

នៅក្នុងការសិក្សាដែលយើងកំពុងពិនិត្យឡើងវិញនៅថ្ងៃនេះ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានសម្រេចចិត្តប្រើវិធីសាស្រ្តដ៏ទន់ភ្លន់ជាងមុនសម្រាប់ការសិក្សា Au20 ពោលគឺការស្កែនអតិសុខុមទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី (STM) និងការស្កែន វិសាលគមផ្លូវរូងក្រោមដី (STS)។ វត្ថុនៃការសង្កេតគឺជាចង្កោម Au20 នៅលើខ្សែភាពយន្ត ultrathin NaCl ។ STM បានអនុញ្ញាតឱ្យយើងបញ្ជាក់ពីស៊ីមេទ្រីត្រីកោណនៃរចនាសម្ព័ន្ធពីរ៉ាមីត ហើយទិន្នន័យ STS បានធ្វើឱ្យវាអាចគណនាគម្លាត HOMO-LUMO ដែលមានច្រើនដូចជា 2.0 eV ។

ការរៀបចំការសិក្សា

ស្រទាប់ NaCl ត្រូវបានដាំដុះនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោម Au(111) ដោយប្រើការបញ្ចេញចំហាយគីមីនៅ 800 K នៅក្នុងបន្ទប់ STM ក្រោមលក្ខខណ្ឌខ្វះចន្លោះខ្លាំងបំផុត។

អ៊ីយ៉ុងចង្កោម Au20 ត្រូវបានផលិតឡើងតាមរយៈការដំឡើង និងទំហំដែលបានជ្រើសរើសដោយមេដែក ស្ពែម ដោយប្រើតម្រងម៉ាស quadrupole ។ ប្រភព sputtering ដំណើរការក្នុងរបៀបបន្ត ហើយផលិតបានប្រភាគធំនៃចង្កោមដែលគិតថ្លៃ ដែលក្រោយមកបានចូលទៅក្នុងតម្រងម៉ាស quadrupole ។ ចង្កោមដែលបានជ្រើសរើសត្រូវបានដាក់នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោម NaCl/Au(111) ។ សម្រាប់ការទម្លាក់ដង់ស៊ីតេទាប លំហូរចង្កោមគឺ 30 pA (picoamps) ហើយពេលវេលានៃការដាក់គឺ 9 នាទី សម្រាប់ការទម្លាក់ដង់ស៊ីតេខ្ពស់វាគឺ 1 nA (nanoamps) និង 15 នាទី។ សម្ពាធក្នុងអង្គជំនុំជម្រះគឺ 10-9 mbar ។

លទ្ធផលស្រាវជ្រាវ

ចង្កោម anionic Au20 ដែលត្រូវបានជ្រើសរើសដោយម៉ាស់ដែលមានដង់ស៊ីតេគ្របដណ្តប់ទាបបំផុតត្រូវបានដាក់នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ទៅលើកោះ ultrathin NaCl រួមមាន 2L, 3L, និង 4L (ស្រទាប់អាតូមិក)។

រូបភាពទី 1

នៅលើ 1A វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថាភាគច្រើននៃ NaCl ដែលដាំដុះមានបីស្រទាប់ តំបន់ដែលមានស្រទាប់ពីរ និងបួនកាន់កាប់តំបន់តូចជាង ហើយតំបន់ 5L គឺអវត្តមានជាក់ស្តែង។

ចង្កោម Au20 ត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងតំបន់ 2 និង 20 ស្រទាប់ ប៉ុន្តែអវត្តមានក្នុង 2L ។ នេះត្រូវបានពន្យល់ដោយការពិតដែលថា Au3 អាចឆ្លងកាត់ 4L NaCl ប៉ុន្តែក្នុងករណី 200L និង 200L NaCl វាត្រូវបានរក្សាទុកនៅលើផ្ទៃរបស់វា។ នៅដង់ស៊ីតេនៃថ្នាំកូតទាបនៅក្នុងតំបន់នៃ 0 x 4 nm ពី 20 ទៅ XNUMX ចង្កោមត្រូវបានគេសង្កេតឃើញដោយគ្មានសញ្ញាណាមួយនៃការប្រមូលផ្តុំ AuXNUMX (ការប្រមូលផ្តុំ) ។

ដោយសារតែភាពធន់ទ្រាំខ្ពស់ពេកនៃ 4L NaCl និងអស្ថិរភាពនៅពេលស្កេន Au20 តែមួយនៅលើ 4L NaCl អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានផ្តោតលើការសិក្សាចង្កោមនៅលើ 3L NaCl ។

រូបភាពទី 2

មីក្រូទស្សន៍នៃចង្កោមនៅក្នុង 3L NaCl បានបង្ហាញថាកម្ពស់របស់ពួកគេគឺ 0.88 ± 0.12 nm ។ តួលេខនេះគឺស្ថិតនៅក្នុងការព្រមព្រៀងដ៏ល្អជាមួយនឹងលទ្ធផលគំរូដែលបានព្យាករណ៍ពីកម្ពស់ 0.94 ± 0.01 nm (2A) មីក្រូទស្សន៍ក៏បានបង្ហាញផងដែរថា ចង្កោមខ្លះមានរាងត្រីកោណ ដែលមានអាតូមលេចចេញមួយនៅផ្នែកខាងលើ ដែលក្នុងការអនុវត្តបញ្ជាក់ការស្រាវជ្រាវទ្រឹស្តីទាក់ទងនឹងរូបរាងពីរ៉ាមីតនៃរចនាសម្ព័ន្ធ Au20 (2B).

អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រកត់សម្គាល់ថា នៅពេលមើលឃើញវត្ថុបីវិមាត្រតូចបំផុត ដូចជាចង្កោម Au20 វាពិបាកខ្លាំងណាស់ក្នុងការជៀសវាងភាពមិនត្រឹមត្រូវមួយចំនួន។ ដើម្បីទទួលបានរូបភាពត្រឹមត្រូវបំផុត (ទាំងពីទិដ្ឋភាពអាតូមិច និងធរណីមាត្រ) ចាំបាច់ត្រូវប្រើព័ត៌មានជំនួយមីក្រូទស្សន៍ដែលមានមុខងារ Cl ស្រួចអាតូម។ រូបរាងពីរ៉ាមីតត្រូវបានកំណត់ជាពីរចង្កោម (1B и 1C) រូបភាពបីវិមាត្រដែលត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុង 1D и ៨៤៤០០Eរៀងគ្នា។

ទោះបីជារាងត្រីកោណ និងការបែងចែកកម្ពស់បង្ហាញថាចង្កោមដែលបានដាក់ទុករក្សារាងពីរ៉ាមីតក៏ដោយ រូបភាព STM (1B и 1C) មិនបង្ហាញរចនាសម្ព័ន្ធ tetrahedral ដ៏ល្អឥតខ្ចោះ។ មុំធំបំផុតនៅក្នុងរូបថត 1B គឺប្រហែល 78°។ ហើយនេះគឺ 30% ច្រើនជាង 60° សម្រាប់ tetrahedron ដ៏ល្អជាមួយនឹងស៊ីមេទ្រី Td ។

វាអាចមានហេតុផលពីរសម្រាប់រឿងនេះ។ ទីមួយ មានភាពមិនត្រឹមត្រូវក្នុងការថតរូបភាពដោយខ្លួនឯង ដែលបណ្តាលមកពីភាពស្មុគស្មាញនៃដំណើរការនេះ និងដោយការពិតដែលថាចុងម្ជុលមីក្រូទស្សន៍មិនរឹង ហើយនេះក៏អាចបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយរូបភាពផងដែរ។ មូលហេតុទីពីរគឺដោយសារតែការបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយខាងក្នុងនៃ Au20 ដែលបានគាំទ្រ។ នៅពេលដែលចង្កោម Au20 ជាមួយនឹងដីស៊ីមេទ្រី Td នៅលើបន្ទះឈើ NaCl ការ៉េ ភាពមិនស៊ីសង្វាក់គ្នានៃស៊ីមេទ្រីធ្វើឱ្យខូចរចនាសម្ព័ន្ធ tetrahedral ដ៏ល្អនៃ Au20 ។

ដើម្បីស្វែងយល់ពីហេតុផលនៃគម្លាតបែបនេះនៅក្នុងរូបថត អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានវិភាគទិន្នន័យស្តីពីស៊ីមេទ្រីនៃរចនាសម្ព័ន្ធ Au20 ដែលបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងចំនួនបីនៅលើ NaCl ។ ជាលទ្ធផលវាត្រូវបានគេរកឃើញថាចង្កោមត្រូវបានបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយបន្តិចបន្តួចពីរចនាសម្ព័ន្ធ tetrahedral ដ៏ល្អជាមួយនឹងស៊ីមេទ្រី Td ជាមួយនឹងគម្លាតអតិបរមានៅក្នុងទីតាំងអាតូមិក 0.45 ។ ដូច្នេះ ការបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយនៅក្នុងរូបភាពគឺជាលទ្ធផលនៃភាពមិនត្រឹមត្រូវនៅក្នុងដំណើរការរូបភាពផ្ទាល់ ហើយមិនមែនជាការបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយណាមួយនៅក្នុងការដាក់ចង្កោមនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោម និង/ឬអន្តរកម្មរវាងពួកវានោះទេ។

មិនត្រឹមតែទិន្នន័យសណ្ឋានដីប៉ុណ្ណោះទេ គឺជាសញ្ញាច្បាស់លាស់នៃរចនាសម្ព័ន្ធសាជីជ្រុងនៃចង្កោម Au20 ប៉ុន្តែក៏មានគម្លាត HL ធំល្មម (ប្រហែល 1.8 eV) បើប្រៀបធៀបទៅនឹង Au20 ផ្សេងទៀត អ៊ីសូមឺរ* ជាមួយនឹងថាមពលទាប (តាមទ្រឹស្តីក្រោម 0.5 eV) ។

អ៊ីសូមឺរ* - រចនាសម្ព័ន្ធដែលដូចគ្នាបេះបិទនៅក្នុងសមាសភាពអាតូម និងទម្ងន់ម៉ូលេគុល ប៉ុន្តែខុសគ្នានៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធ ឬការរៀបចំអាតូមរបស់វា។

ការវិភាគលើលក្ខណៈសម្បត្តិអេឡិចត្រូនិចនៃចង្កោមដែលដាក់នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមដោយប្រើស្កែន ស្កែន ស្កែន វិសាលគម (1F) បានធ្វើឱ្យវាអាចទទួលបានវិសាលគមចរន្តឌីផេរ៉ង់ស្យែល (dI/dV) នៃចង្កោម Au20 ដែលបង្ហាញពីគម្លាតក្រុមតន្រ្តីធំ (ឧទាហរណ៍) ស្មើនឹង 3.1 eV ។

ដោយសារចង្កោមត្រូវបានបំបែកដោយអគ្គិសនីដោយអ៊ីសូឡង់ខ្សែភាពយន្ត NaCl ប្រសព្វផ្លូវរូងក្រោមដីពីរជាន់ (DBTJ) ត្រូវបានបង្កើតឡើង ដែលបណ្តាលឱ្យមានផលប៉ះពាល់នៃផ្លូវរូងក្រោមដីអេឡិចត្រូនិចតែមួយ។ ដូច្នេះ ភាពមិនដំណើរការនៅក្នុងវិសាលគម dI/dV គឺជាលទ្ធផលនៃការងាររួមគ្នានៃ quantum HL discontinuity (EHL) និងថាមពល Coulomb បុរាណ (Ec)។ ការវាស់វែងនៃការបំបែកនៅក្នុងវិសាលគមបានបង្ហាញពី 2.4 ទៅ 3.1 eV សម្រាប់ចង្កោមប្រាំពីរ (1F) ភាពមិនដំណើរការដែលបានសង្កេតឃើញមានទំហំធំជាង HL discontinuities (1.8 eV) នៅក្នុងដំណាក់កាលឧស្ម័ន Au20 ។

ភាពប្រែប្រួលនៃការបំបែកនៅក្នុងចង្កោមផ្សេងៗគ្នាគឺដោយសារតែដំណើរការវាស់វែងដោយខ្លួនឯង (ទីតាំងនៃម្ជុលទាក់ទងទៅនឹងចង្កោម) ។ គម្លាតធំបំផុតដែលត្រូវបានវាស់នៅក្នុងវិសាលគម dI/dV គឺ 3.1 eV ។ ក្នុងករណីនេះ ព័ត៌មានជំនួយមានទីតាំងនៅឆ្ងាយពីចង្កោម ដែលធ្វើឱ្យសមត្ថភាពអគ្គិសនីរវាងចុង និងចង្កោមតិចជាងរវាងចង្កោម និងស្រទាប់ខាងក្រោម Au(111)។

បន្ទាប់មក យើងបានអនុវត្តការគណនានៃការប្រេះឆា HL នៃចង្កោម Au20 ដោយឥតគិតថ្លៃ និងអ្នកដែលមានទីតាំងនៅ 3L NaCl ។

ក្រាហ្វ 2C បង្ហាញពីដង់ស៊ីតេក្លែងធ្វើនៃខ្សែកោងរដ្ឋសម្រាប់ដំណាក់កាលឧស្ម័ន Au20 tetrahedron ដែលគម្លាត HL គឺ 1.78 eV ។ នៅពេលដែលចង្កោមស្ថិតនៅលើ 3L NaCl/Au(111) ការបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយកើនឡើង ហើយគម្លាត HL ថយចុះពី 1.73 ទៅ 1.51 eV ដែលអាចប្រៀបធៀបទៅនឹងគម្លាត HL នៃ 2.0 eV ដែលទទួលបានអំឡុងពេលការវាស់វែងពិសោធន៍។

នៅក្នុងការសិក្សាពីមុន វាត្រូវបានគេរកឃើញថា អ៊ីសូម័រ Au20 ដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធស៊ីមេទ្រី Cs មានគម្លាត HL ប្រហែល 0.688 eV និងរចនាសម្ព័ន្ធដែលមានស៊ីមេទ្រីអាម៉ូនិក - 0.93 eV ។ ដោយគិតពីការសង្កេតទាំងនេះ និងលទ្ធផលនៃការវាស់វែង អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានសន្និដ្ឋានថា គម្លាតនៃក្រុមតន្រ្តីដ៏ធំមួយគឺអាចធ្វើទៅបានតែក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃរចនាសម្ព័ន្ធសាជីជ្រុង tetrahedral ប៉ុណ្ណោះ។

ដំណាក់កាលបន្ទាប់នៃការស្រាវជ្រាវគឺការសិក្សាអំពីអន្តរកម្មចង្កោម-ចង្កោម ដែល Au3 (ដង់ស៊ីតេកើនឡើង) បន្ថែមទៀតត្រូវបានដាក់នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោម 111L NaCl/Au(20) ។

រូបភាពទី 3

នៅលើរូបភាព 3A រូបភាព STM សណ្ឋានដីនៃចង្កោមដែលបានដាក់ត្រូវបានបង្ហាញ។ ចង្កោមប្រហែល 100 ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញនៅក្នុងតំបន់ស្កេន (100 nm x 30 nm) ។ ទំហំនៃចង្កោមអន្តរកម្មនៅលើ 3L NaCl គឺធំជាង ឬស្មើនឹងទំហំដែលបានសិក្សានៅក្នុងការពិសោធន៍ជាមួយចង្កោមតែមួយ។ នេះអាចត្រូវបានពន្យល់ដោយការសាយភាយនិងការប្រមូលផ្តុំ (ការប្រមូលផ្តុំ) នៅលើផ្ទៃនៃ NaCl នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់។

ការប្រមូលផ្តុំនិងការរីកលូតលាស់នៃចង្កោមអាចត្រូវបានពន្យល់ដោយយន្តការពីរ: ការទុំ Ostwald (ការប្រមូលផ្តុំឡើងវិញ) និងការទុំ Smoluchowski (ការពង្រីកកោះ) ។ នៅក្នុងករណីនៃការទុំ Ostwald ចង្កោមធំ ៗ លូតលាស់ដោយចំណាយនៃចំនួនតូចជាងនៅពេលដែលអាតូមនៃក្រោយត្រូវបានបំបែកចេញពីពួកវាហើយសាយភាយទៅអ្នកជិតខាង។ កំឡុងពេលទុំ Smoluchowski ភាគល្អិតធំត្រូវបានបង្កើតឡើងជាលទ្ធផលនៃការធ្វើចំណាកស្រុក និងការប្រមូលផ្តុំនៃចង្កោមទាំងមូល។ ប្រភេទនៃការទុំមួយអាចត្រូវបានសម្គាល់ពីមួយទៀតដូចខាងក្រោម: ជាមួយនឹងការទុំ Ostwald ការចែកចាយនៃទំហំចង្កោមពង្រីកនិងបន្ត ហើយជាមួយនឹងការទុំ Smoluchowski ទំហំត្រូវបានចែកចាយដោយចៃដន្យ។

នៅលើតារាង 3B и 3C លទ្ធផលនៃការវិភាគនៃចង្កោមជាង 300 ត្រូវបានបង្ហាញ, i.e. ការចែកចាយទំហំ។ ជួរនៃកម្ពស់ចង្កោមដែលបានសង្កេតគឺធំទូលាយណាស់ ប៉ុន្តែក្រុមបីនៃក្រុមធម្មតាបំផុតអាចត្រូវបានសម្គាល់ (3C): 0.85, 1.10 និង 1.33 nm ។

ដូចដែលអាចមើលឃើញនៅក្នុងក្រាហ្វ 3Bវាមានទំនាក់ទំនងគ្នារវាងតម្លៃនៃកម្ពស់ និងទទឹងនៃចង្កោម។ រចនាសម្ព័ន្ធចង្កោមដែលបានសង្កេតបង្ហាញពីលក្ខណៈពិសេសនៃភាពចាស់ទុំរបស់ Smoluchowski ។

វាក៏មានការជាប់ទាក់ទងគ្នារវាងចង្កោមនៅក្នុងការពិសោធន៍ដង់ស៊ីតេខ្ពស់ និងទាបផងដែរ។ ដូច្នេះក្រុមនៃចង្កោមដែលមានកម្ពស់ 0.85 nm គឺស្របជាមួយនឹងចង្កោមបុគ្គលដែលមានកម្ពស់ 0.88 nm ក្នុងការពិសោធន៍ជាមួយនឹងដង់ស៊ីតេទាប។ ដូច្នេះចង្កោមពីក្រុមទីមួយត្រូវបានគេផ្តល់តម្លៃ Au20 ហើយចង្កោមពីទីពីរ (1.10 nm) និងទីបី (1.33 nm) ត្រូវបានផ្តល់តម្លៃ Au40 និង Au60 រៀងគ្នា។

រូបភាពទី 4

រូបភាព 4A យើងអាចមើលឃើញភាពខុសគ្នាដែលមើលឃើញរវាងប្រភេទទាំងបីនៃចង្កោម វិសាលគម dI/dV ដែលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងក្រាហ្វ។ 4B.

នៅពេលដែលចង្កោម Au20 បញ្ចូលទៅក្នុងគម្លាតថាមពលធំជាងនៅក្នុងវិសាលគម dI/dV ថយចុះ។ ដូច្នេះ​សម្រាប់​ក្រុម​នីមួយៗ តម្លៃ​មិន​បន្ត​បន្ទាប់​ត្រូវ​បាន​ទទួល៖ Au20–3.0 eV, Au40–2.0 eV និង Au60–1.2 eV ។ ដោយពិចារណាលើទិន្នន័យទាំងនេះ ក៏ដូចជារូបភាពសណ្ឋានដីនៃក្រុមដែលបានសិក្សា វាអាចត្រូវបានអះអាងថាធរណីមាត្រនៃចង្កោម agglomerate គឺខិតទៅជិតស្វ៊ែរ ឬអឌ្ឍគោល។

ដើម្បីប៉ាន់ស្មានចំនួនអាតូមនៅក្នុងចង្កោមស្វ៊ែរ និងអឌ្ឍគោល អ្នកអាចប្រើ Ns = [(h/2)/r]3 និង Nh = 1/2 (h/r)3 ដែល h и r តំណាងឱ្យកម្ពស់ចង្កោម និងកាំនៃអាតូម Au មួយ។ ដោយគិតគូរពីកាំ Wigner-Seitz សម្រាប់អាតូមមាស (r = 0.159 nm) យើងអាចគណនាលេខរបស់ពួកគេសម្រាប់ការប៉ាន់ស្មានស្វ៊ែរ៖ ក្រុមទីពីរ (Au40) - 41 អាតូម ក្រុមទីបី (Au60) - 68 អាតូម។ នៅក្នុងការប៉ាន់ស្មានអឌ្ឍគោល ចំនួនអាតូមដែលបានប៉ាន់ប្រមាណ 166 និង 273 គឺខ្ពស់ជាងនៅ Au40 និង Au60 នៅក្នុងការប៉ាន់ស្មានស្វ៊ែរ។ ដូច្នេះវាអាចត្រូវបានសន្និដ្ឋានថាធរណីមាត្រនៃ Au40 និង Au60 គឺស្វ៊ែរជាជាងអឌ្ឍគោល។

សម្រាប់ការមើលលម្អិតបន្ថែមទៀតនៅ nuances នៃការសិក្សា, ខ្ញុំសូមណែនាំឱ្យមើល អ្នកវិទ្យាសាស្ត្ររាយការណ៍ и សម្ភារៈបន្ថែម ដល់គាត់

Epilogue

នៅក្នុងការសិក្សានេះ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានរួមបញ្ចូលគ្នានូវការស្កែន វិសាលគមផ្លូវរូងក្រោមដី និងមីក្រូទស្សន៍ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យពួកគេទទួលបានទិន្នន័យត្រឹមត្រូវបន្ថែមទៀតទាក់ទងនឹងធរណីមាត្រនៃចង្កោមអាតូមមាស។ វាត្រូវបានគេរកឃើញថាចង្កោម Au20 ដែលដាក់នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោម 3L NaCl/Au(111) រក្សារចនាសម្ព័ន្ធពីរ៉ាមីតដំណាក់កាលឧស្ម័នរបស់វាជាមួយនឹងគម្លាត HL ធំ។ វាត្រូវបានគេរកឃើញផងដែរថាយន្តការសំខាន់នៃការលូតលាស់និងការផ្សារភ្ជាប់នៃចង្កោមទៅជាក្រុមគឺភាពចាស់ទុំ Smoluchowski ។

អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រហៅសមិទ្ធិផលសំខាន់មួយនៃការងាររបស់ពួកគេ មិនមែនលទ្ធផលនៃការស្រាវជ្រាវលើចង្កោមអាតូមនោះទេ ប៉ុន្តែជាវិធីសាស្ត្រនៃការស្រាវជ្រាវនេះ។ ពីមុន មីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងស្កែនបញ្ជូនត្រូវបានប្រើ ដែលដោយសារតែលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វា បានបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយលទ្ធផលនៃការសង្កេត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយវិធីសាស្រ្តថ្មីដែលបានពិពណ៌នានៅក្នុងការងារនេះអនុញ្ញាតឱ្យយើងទទួលបានទិន្នន័យត្រឹមត្រូវ។

ក្នុងចំណោមរបស់ផ្សេងទៀត ការសិក្សារចនាសម្ព័ន្ធចង្កោមអនុញ្ញាតឱ្យយើងយល់អំពីលក្ខណៈសម្បត្តិកាតាលីករ និងអុបទិករបស់ពួកគេ ដែលមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់សម្រាប់ការប្រើប្រាស់របស់ពួកគេនៅក្នុងកាតាលីករចង្កោម និងឧបករណ៍អុបទិក។ បច្ចុប្បន្ន ចង្កោមត្រូវបានប្រើប្រាស់រួចហើយនៅក្នុងកោសិកាឥន្ធនៈ និងការចាប់យកកាបូន។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយយោងទៅតាមអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រខ្លួនឯងនេះមិនមែនជាដែនកំណត់ទេ។

អរគុណសម្រាប់ការអាន រក្សាការចង់ដឹងចង់ឃើញ និងរីករាយសប្តាហ៍។ 🙂

ការផ្សាយពាណិជ្ជកម្មមួយចំនួន🙂

សូមអរគុណចំពោះការស្នាក់នៅជាមួយពួកយើង។ តើអ្នកចូលចិត្តអត្ថបទរបស់យើងទេ? ចង់មើលខ្លឹមសារគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍បន្ថែមទៀតទេ? គាំទ្រយើងដោយការបញ្ជាទិញឬណែនាំដល់មិត្តភក្តិ, cloud VPS សម្រាប់អ្នកអភិវឌ្ឍន៍ចាប់ពី $4.99, analogue តែមួយគត់នៃម៉ាស៊ីនមេកម្រិតធាតុ ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយពួកយើងសម្រាប់អ្នក៖ ការពិតទាំងមូលអំពី VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps ចាប់ពី $19 ឬរបៀបចែករំលែកម៉ាស៊ីនមេ? (អាចប្រើបានជាមួយ RAID1 និង RAID10 រហូតដល់ 24 cores និងរហូតដល់ 40GB DDR4)។

Dell R730xd 2x ថោកជាងនៅក្នុងមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យ Equinix Tier IV នៅទីក្រុង Amsterdam? នៅទីនេះ 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV ចាប់ពី $199 នៅប្រទេសហូឡង់! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ចាប់ពី $99! អាន​អំពី របៀបបង្កើតក្រុមហ៊ុនហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធ ថ្នាក់ជាមួយនឹងការប្រើប្រាស់ម៉ាស៊ីនមេ Dell R730xd E5-2650 v4 ដែលមានតម្លៃ 9000 អឺរ៉ូសម្រាប់មួយកាក់?

ប្រភព: www.habr.com