Her kes dizane ku av di sê rewşên kombûnê de pêk tê. Em çaydankê datînin ser, û av dest bi kelandinê dike û dihele, ji şil dibe gazê. Em wê têxin nav sarincokê, û ew dest pê dike ku bibe qeşa, bi vî rengî ji şilavek berbi rewşek hişk ve diçe. Lêbelê, di bin hin mercan de, hilma ava ku li hewayê heye, yekser dikare derbasî qonaxa hişk bibe, qonaxa şil derbas bike. Em vê pêvajoyê bi encama wê dizanin - di rojek zivistanê de nexşeyên xweşik ên li ser pencereyan. Heyranokên gerîdeyê, dema ku qatek qeşayê ji ber camê vediqetînin, bi gelemperî vê pêvajoyê bi karanîna ne pir zanistî, lê pir hestyarî û zelal bi kar tînin. Bi vî awayî an yekî din, hûrguliyên çêbûna qeşaya du-alî bi gelek salan ve veşartî bûn. Û di van demên dawî de, ji bo cara yekem, tîmek navneteweyî ya zanyaran karîbûn avahiya atomê ya qeşayê ya du-alî di dema çêbûna wê de xuya bikin. Di vê pêvajoya fizîkî ya xuya ya hêsan de çi veşartî veşartî ne, zanyar çawa karîbûn wan derxin holê, û dîtinên wan çawa bikêr in? Rapora koma lêkolînê dê li ser vê yekê ji me re vebêje. Ajotin.
Bingeha lêkolînê
Ger em zêde bikin, wê hingê hema hema hemî tiştên li dora me sê-alî ne. Lêbelê, heke em hin ji wan bi hûrgulî bifikirin, em dikarin yên du-alî jî bibînin. Qeşaya qeşayê ya ku li ser rûyê tiştekî çêdibe mînaka vê ya sereke ye. Hebûna avahiyên weha ji civaka zanistî re ne veşartî ye, ji ber ku ew gelek caran hatine analîz kirin. Lê pirsgirêk ev e ku pir dijwar e ku meriv strukturên metastable an navîn ên ku di avakirina qeşaya 2D de beşdar dibin xuyang bikin. Ev ji ber pirsgirêkên banal e - şikestî û bêhêziya avahiyên ku têne lêkolîn kirin.
Xweşbextane, rêbazên şopandina nûjen dihêle ku nimûne bi bandora hindiktirîn were analîz kirin, ku dihêle ku daneyên herî zêde di demek kurt de, ji ber sedemên jorîn, werin bidestxistin. Di vê lêkolînê de, zanyar mîkroskopiya hêza atomê ya bê-têkilî, ku serê derziya mîkroskopê bi karbonmonoksîtê (CO) hatî pêçan, bikar anîn. Kombûna van amûrên şopandinê dihêle ku meriv wêneyên di wextê rast ên strukturên berfê yên qeşaya hexagonal a du-alî ya ku li ser rûyek zêr (Au) hatî mezin kirin, bi dest bixe.
Mîkroskopî destnîşan kir ku di dema pêkhatina qeşaya du-alî de, du cure qerax (beşên ku du berikên pirgoşeyekê bi hev ve girê didin) di avahiya wê de bi hev re hene: zigzag (xaromar) û kursî (runiştok).
Kevirên kursî (çep) û zigzag (rast) grafene wekî mînak bikar tînin.
Di vê qonaxê de, nimûne zû hatin cemidandin, hişt ku avahiya atomê bi hûrgulî were lêkolîn kirin. Modelkirin jî hate kirin, encamên ku bi piranî bi encamên çavdêriyê re hevaheng bûn.
Hat dîtin ku di bûyera çêbûna rîskên zigzagê de molekulek avê ya zêde li keviya heyî tê zêdekirin û tevahiya pêvajo bi mekanîzmaya pirê ve tê rêve kirin. Lê di bûyera çêbûna roviyên kursiyê de, tu molekulên din nehatin dîtin, ku bi ramanên kevneşopî yên di derbarê mezinbûna qeşaya hexagonal a du-tebeq û bi gelemperî maddeyên hexagonal ên du-alî de bi tundî berevajî ye.
Çima zanyar ji bo çavdêriyên xwe mîkroskopa hêza atomê ya bê-têkilî ji mîkroskopa tunekirina tunekirinê (STM) an mîkroskopa elektronî ya veguheztinê (TEM) hilbijart? Wekî ku em jixwe dizanin, bijartî bi dijwariya lêkolîna strukturên demkurt û nazik ên qeşaya du-alî ve girêdayî ye. STM berê ji bo lêkolîna qeşayên 2D yên ku li ser rûberên cûrbecûr hatine mezin kirin hate bikar anîn, lê ev celeb mîkroskopê ji pozîsyona navokî re ne hesas e, û tiliya wê dikare bibe sedema xeletiyên wênekirinê. TEM, berevajî, bi tevahî avahiya atomê ya ribeyan nîşan dide. Lêbelê, ji bo bidestxistina wêneyên qalîteya bilind elektronên bi enerjiya bilind hewce dike, ku dikarin bi hêsanî strukturên keviya materyalên XNUMXD yên kovalentî bi hev ve girêdayî ne biguhezînin an jî hilweşînin, nexasim ku di qeşaya XNUMXD de girêdetir bi hev ve girêdayî ne.
Mîkroskopa hêza atomê xwedan kêmasiyên wusa nîn e, û tîpek bi CO-pêçandî destûrê dide lêkolîna ava navberê ya ku bandorek hindiktirîn li ser molekulên avê heye.
Encamên lêkolînê
Wêne #1
Qeşa du-alî li ser rûyê Au(111) di germahiyek bi qasî 120 K û stûrahiya wê 2.5 Å (1a).
Wêneyên STM yên berfê (1c) û wêneya veguherîna Fourier ya bilez a têkildar (navdêr 1a) avahiyek hexagonal a baş rêzkirî bi perîyodîkbûna Au(111)-√3 x √3-30° nîşan bide. Her çend şebekeya H-girêdayî ya qeşaya 2D di wêneya STM-ê de xuya ye jî, destnîşankirina topolojiya hûrgulî ya strukturên devê dijwar e. Di heman demê de, AFM bi veguheztina frekansê (Δf) ya heman devera nimûneyê wêneyên çêtir da (1d), ku îmkana dîtina beşên kursî û zigzag ên strukturê kir. Dirêjahiya giştî ya her du guhertoyan berawirdî ye, lê dirêjahiya navînî ya ribeya pêşîn hinekî dirêjtir e (1b). Rêzên zigzag dikarin bi dirêjahiya 60 Å mezin bibin, lê yên kursî-kursî di dema çêbûnê de bi kêmasiyan têne nixumandin, ku dirêjahiya wan herî zêde digihîje 10-30 Å.
Dûv re, wênekirina AFM-ya sîstematîk li bilindahiyên derziyê yên cihêreng (2a).
Wêne #2
Di bilindahiya tîrêja herî bilind de, dema ku sînyala AFM ji hêla hêza elektrostatîk a rêza bilind ve tê serdest kirin, du komên √3 x √3 binerdeyên di qeşa du-alî de hatin nas kirin, yek ji wan di 2a (çep).
Li bilindahiya derziyê ya jêrîn, hêmanên geş ên vê binesaziyê dest pê dikin ku rêwerziyê nîşan bidin, û binesaziya din vediguhere hêmanek bi rengek V-yê (2a, navend).
Di bilindahiya herî hindik derziyê de, AFM avahiyek hingiv a bi xetên zelal ên ku du binerdiyan bi hev ve girêdide, girêdayên H-yê tîne bîra xwe (2a, li aliyê rastê).
Hesabên teoriya fonksiyonê ya tîrêjê destnîşan dikin ku qeşa du-alî ya ku li ser rûyê Au(111) hatî mezin kirin bi avahiyek qeşayê ya du-tebeqe ya hevgirtî re têkildar e.2s), ji du tebeqên hexagonal ên avê pêk tê. Hexagonên her du pelan bi hev ve girêdayî ne, û goşeya di navbera molekulên avê de di balafirê de 120° ye.
Di her tebeka avê de, nîvê molekulên avê bi horîzontal (paralel bi substratê re) û nîvê din jî beralî (perpendicular bi substrate) ve, bi yek O-H ber bi jor an jêr ve radizên. Ava ku di qatek berîkê de ye, di qatek din de girêdanek H-yê dide ava horizontî, di encamê de avahiyek bi rengek H-ya bi tevahî têrbûyî peyda dike.
Simulasyona AFM bi karanîna tîpek çargoşe (dz 2) (2b) li ser bingeha modela jorîn bi encamên ceribandinê re lihevhatinek baş e (2a). Mixabin, bilindahiyên wekhev ên ava horizontî û vertîkal di dema wênekirina STM de nasnameya wan dijwar dike. Lêbelê, dema ku mîkroskopiya hêza atomê bikar bînin, molekulên her du celebên avê bi zelalî têne cûda kirin (2a и 2b rast) ji ber ku hêza elektrostatîk a rêza bilind ji arastekirina molekulên avê pir hesas e.
Di heman demê de gengaz bû ku bi têkiliya di navbera hêzên elektrostatîk ên rêza bilind û hêzên paşverû yên Pauli de, wekî ku ji hêla xetên sor ve têne xuyang kirin, rêwerziya OH-ê ya ava horizontî û vertîkal bêtir were destnîşankirin. 2a и 2b (navîne).
Wêne #3
Di wêneyan de 3a и 3b (Gavek 1) bi rêzê, wêneyên AFM-ê yên mezinkirî yên perçikên zigzag û kursiyê nîşan dide. Hat dîtin ku qeraxa zigzagê di heman demê de ku avahiya xwe ya orîjînal diparêze mezin dibe, û bi mezinbûna keviya kursî-kursî re, qerax di avahiya perîyodîk a 5756 zengilan de, yanî. dema ku strukturên rikan bi awayekî periyodîk rêzika pentagon - heptagon - pentagon - hexagon dubare dike.
Hesabên teoriya fonksîyonel a densîtê destnîşan dikin ku perdeya zigzagê ya ji nû ve nehatiye çêkirin û perça kursî ya 5756 herî bi îstîqrar in. Kevirê 5756 di encama bandorên hevgirtî de pêk tê ku hejmara bendên hîdrojenê yên têrnebûyî kêm dike û enerjiya zirav kêm dike.
Zanyaran bi bîr tînin ku planên bingehîn ên qeşaya hexagonal bi gelemperî bi rîskên zigzag diqede, û riyên kursî ne ji ber tîrêjiya bilind a girêdanên hîdrojenê yên têrbûyî ne. Lêbelê, di pergalên piçûk de an cîhê ku cîh sînorkirî ye, perdeyên kursî dikarin enerjiya xwe bi ji nû ve sêwirana rast kêm bikin.
Wekî ku berê hate behs kirin, dema ku mezinbûna berfê li 120 K hate sekinandin, nimûne tavilê di 5 K de hate sar kirin da ku hewl bide ku strukturên metastable an veguhêz bicemidîne û ji bo lêkolînek hûrgulî bi karanîna STM û AFM jiyanek nimûneyek nisbeten dirêj peyda bike. Di heman demê de ji nû ve avakirina pêvajoya mezinbûna qeşaya du-alî (wêneya No. 3) bi saya tîpa mîkroskopê ya fonksiyonelkirî ya CO-yê, ku îmkana tesbîtkirina strukturên metastable û veguhêz peyda kir, gengaz bû.
Di rewşa rîskên zigzag de, carinan pentagonên ferdî yên bi riyên rast ve girêdayî hatine dîtin. Ew dikarin li rêzek rêz bikin, rêzek bi perîyodîkiya 2 x ava bikin aice (aice tîrêjê daîmî ya qeşaya du-alî ye). Ev çavdêrî dibe ku nîşan bide ku mezinbûna keviyên zigzag bi pêkhatina rêzek pênûsan a peryodîk dest pê dike (3a, gav 1-3), ku tê de du cotên avê ji bo pentagonê (tîrên sor) lê zêde dikin.
Dûv re, rêza pentagonan ve girêdayî ye ku avahiyek mîna 56665 (3a, qonax 4), û dûv re bi zêdekirina buhara avê ve xuyangiya zigzagê ya orjînal vedigerîne.
Digel keviyên kursî-kursî rewş berevajî ye - rêzikên pentagonan tune ne, lê li şûna wê valahiyên kurt ên mîna 5656 li ser keviya pir caran têne dîtin. Dirêjahiya perça 5656 ji ya 5756 pir kurttir e. Dibe ku ev yek ji ber ku perça 5656 ji ya 5756 pir bi stres e û kêmtir îstîqrar e. Ji perça kursiya 5756 dest pê dike, 575 zengil bi lêzêdekirina du zengilên herêmî vediguherin 656 zengilan. buhara avê (3b, qonaxa 2). Dûv re, 656 zengil di rêgezek birêkûpêk de mezin dibin, qeraxek ji celebê 5656 pêk tînin (3b, qonax 3), lê bi dirêjiyek sînorkirî ji ber berhevkirina enerjiya deformasyonê.
Ger yek cotek avê li hexagona fîşekek 5656 were zêdekirin, deformasyon dikare qismî qels bibe, û ev ê dîsa bibe sedema pêkhatina fîşekek 5756 (3b, qonaxa 4).
Encamên jorîn pir diyarker in, lê biryar hat dayîn ku wan bi daneyên zêde yên ku ji hesabên dînamîkên molekulî yên buhara avê li ser rûyê Au (111) hatine bidestxistin piştgirî bikin.
Hat dîtin ku giravên qeşayê yên XNUMXD du qat bi serketî û bê astengî li ser rûyê erdê çêbûne, ku ev yek bi çavdêriyên me yên ceribandinê re hevaheng e.
Wêne #4
Di wêneyê de 4a Mekanîzmaya pêkhatina kolektîf a piran li ser rihên zigzagê gav bi gav tê nîşandan.
Li jêr materyalên medyayê yên li ser vê lêkolînê bi ravek hene.
Materyalên Medyayê Hejmar 1
Hêjayî gotinê ye ku pentagonek yekane ya ku bi qeraxek zigzag ve hatî girêdan nikare wekî navendek navokî ya herêmî ji bo pêşvebirina mezinbûnê tevbigere.
Materyalên Medyayê Hejmar 2
Di şûna wê de, toreke periyodîk lê negirêdayî ya pentagonan di destpêkê de li ser qiraxa zigzagê çêdibe, û molekulên avê yên ku tên paşê bi hev re hewl didin van pentagonan bi hev ve girêbidin û di encamê de avahiyek ji zincîreyên 565 pêk tê. Mixabin avahiyek weha nehatiye dîtin. di dema çavdêriyên pratîkî de, ku jiyana wê ya pir kurt diyar dike.
Materyalên medyayê yên hejmar 3 û 4
Zêdekirina yek cotek avê avahiya celebê 565 û pentagona cîranê girêdide, di encamê de avahiyek celebê 5666 pêk tê.
Struktura celebê 5666 ji alîkî ve mezin dibe da ku avahiyek celebê 56665 pêk bîne û di dawiyê de di nav tîrêjek hexagonal a bi tevahî ve girêdayî de pêşve diçe.
Materyalên medyayê yên hejmar 5 û 6
Di wêneyê de 4b mezinbûn di doza ribek kursiyê de tê xuyang kirin. Veguherîna ji zengilên tîpa 575 bo zengilên tîpa 656 ji qata binî dest pê dike, avahiyek pêkhatî ya 575/656 pêk tîne ku di ceribandinan de ji perdeya celeb 5756 nayê cûda kirin, ji ber ku tenê tebeqeya jorîn a qeşaya du-tebeq dikare were wêne kirin. di dema ceribandinan de.
Materyalên Medyayê Hejmar 7
Di encamê de pira 656 dibe navenda navokî ya mezinbûna 5656 rib.
Materyalên Medyayê Hejmar 8
Zêdekirina yek molekulek avê li keviya 5656 dibe sedema avahiyek molekulek nehevkirî ya pir mobîl.
Materyalên Medyayê Hejmar 9
Du ji van molekulên avê yên nehevkirî dikarin dûv re di nav avahiyek heptagonal a aramtir de bibin yek, veguherîna ji 5656-ê berbi 5756-an biqedînin.
Ji bo têgihîştina hûrgulî ya hûrgelên lêkolînê, ez pêşniyar dikim ku li ser çavan bigerim .
Încîlê
Encama sereke ya vê lêkolînê ev e ku tevgera çavdêrî ya avahiyan di dema mezinbûnê de dibe ku ji her cûre qeşaya du-alî re hevpar be. Qeşaya hexagonal a dulayer li ser rûberên cûrbecûr hîdrofobîk û di bin şert û mercên dorpêçkirina hîdrofobîk de çêdibe, û ji ber vê yekê dikare wekî krîstalek 2D-ya veqetandî (2D ice I) were hesibandin, ku pêkhatina wê ji strukturên bingehîn ên substratê re nehesas e.
Zanyar bi dilpakî dibêjin ku teknîka wênekêşiya wan hîna ji bo xebata bi qeşa sê-alî re ne maqûl e, lê encamên lêkolîna qeşaya du-alî dikare bibe bingehek ji bo ravekirina pêvajoya damezrandina xizmê wê yê voltîkî. Bi gotineke din, têgihîştina çawa strukturên du-alî çêdibin bingehek girîng e ji bo xwendina yên sê-alî. Ji bo vê armancê ye ku lêkolîner plan dikin ku di pêşerojê de rêbaza xwe baştir bikin.
Spas ji bo xwendinê, meraq bimînin û hefteyek xweş hebe heval. 🙂
Hin reklam 🙂
Spas ji bo ku hûn bi me re bimînin. Ma hûn ji gotarên me hez dikin? Ma hûn dixwazin naveroka balkêştir bibînin? Piştgiriya me bikin bi danîna fermanek an pêşniyarkirina hevalan, , analogek bêhempa ya pêşkêşkerên asta têketinê, ku ji hêla me ve ji bo we hatî vedîtin: (bi RAID1 û RAID10, heta 24 core û heya 40 GB DDR4 peyda dibe).
Dell R730xd 2x erzantir li navenda daneya Equinix Tier IV li Amsterdam? Tenê li vir li Hollanda! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ji $99! Li ser bixwînin
Source: www.habr.com