Ҳама медонанд, ки об дар се ҳолати агрегатсия рух медиҳад. Мо чойникро мегузорем ва об ба ҷӯшидан ва бухор шудан аз моеъ ба газ табдил меёбад. Мо онро дар яхдон мегузорем ва он ба ях табдил меёбад ва ба ин васила аз моеъ ба ҳолати сахт мегузарад. Бо вуҷуди ин, дар шароити муайян, буғи оби дар ҳаво мавҷудбуда метавонад фавран ба марҳилаи сахт гузарад ва аз марҳилаи моеъ гузашт. Мо ин равандро аз натиҷаи он медонем - нақшҳои зебо дар тирезаҳо дар рӯзи сардиҳои зимистон. Дӯстдорони мошин ҳангоми аз шишаи пеш канда кардани қабати ях аксар вақт ин равандро бо истифода аз эпитетҳои на он қадар илмӣ, балки хеле эҳсосотӣ ва равшан тавсиф мекунанд. Ин ё он тафсилоти ташаккули яхи ду-ченака солхои зиёд махфй буд. Ва ба карибй бори аввал ба гурухи байналхалкии олимон муяссар шуд, ки сохти атомии яхи дучандро хангоми ташаккули он тасаввур кунад. Дар ин раванди ба назар соддаи ҷисмонӣ чӣ асрор пинҳон аст, олимон чӣ гуна тавонистанд онҳоро ошкор кунанд ва бозёфтҳои онҳо чӣ гуна муфиданд? Дар ин бора маърузаи гурухи тадкикотй ба мо накл мекунад. Бирав.
Асоси тадқиқот
Агар мо муболиға кунем, пас амалан ҳамаи объектҳои гирду атрофамон сеченакаанд. Аммо, агар баъзеи онхоро бодиккаттар ба назар гирем, ду-чандхоро низ ёфтан мумкин аст. Қире аз ях, ки дар рӯи чизе ба вуҷуд меояд, мисоли барҷастаи ин аст. Мавҷудияти чунин сохторҳо барои ҷомеаи илмӣ пӯшида нест, зеро онҳо борҳо таҳлил карда шудаанд. Аммо мушкилот дар он аст, ки тасаввур кардани сохторҳои метастабил ё мобайнӣ, ки дар ташаккули яхи 2D иштирок мекунанд, хеле душвор аст. Ин ба мушкилоти баналӣ - ноустуворӣ ва ноустувории сохторҳои омӯхташаванда вобаста аст.
Хушбахтона, усулҳои муосири сканкунӣ имкон медиҳанд, ки намунаҳо бо таъсири ҳадди ақал таҳлил карда шаванд, ки бо сабабҳои дар боло зикршуда имкон медиҳад, ки маълумоти максималӣ дар муддати кӯтоҳ ба даст оварда шаванд. Дар ин тадқиқот, олимон микроскопияи қувваи атомии бидуни тамосро истифода бурданд, ки нӯги сӯзани микроскоп бо оксиди карбон (СО) пӯшида шудааст. Маҷмӯаи ин асбобҳои сканкунӣ имкон медиҳад, ки дар вақти воқеӣ тасвирҳои сохторҳои канории яхи дуқабати шашкунҷаи дуқабатаи дар сатҳи тилло (Au) парваришшуда ба даст оварда шаванд.
Микроскопия нишон дод, ки хангоми ба вучуд омадани яхи дученака дар сохтори он дар як вакт ду намуди канорхо (сегментхое, ки ду куллаи бисёркунчаро мепайванданд) бо хам вучуд доранд: зигзаг (хати шикаста) ва курсӣшакл (курсӣ).
Кресло (чап) ва кунҷҳои зигзаг (рост) бо истифода аз графен ҳамчун мисол.
Дар ин марҳила, намунаҳо зуд ях карда шуданд, ки имкон дод сохтори атом ба таври муфассал тафтиш карда шавад. Моделсозӣ низ гузаронида шуд, ки натиҷаҳои он асосан бо натиҷаҳои мушоҳида мувофиқат карданд.
Муайян карда шуд, ки дар сурати ба вучуд омадани кабургахои зигзаг ба канори мавчуда як молекулаи иловагии об илова карда мешавад ва тамоми процесс бо механизми пулаккуни танзим мешавад. Аммо дар сурати ба вуҷуд омадани қабурғаҳои креслоӣ, молекулаҳои иловагӣ ошкор карда нашуданд, ки ба ақидаҳои анъанавӣ дар бораи афзоиши яхҳои дуқабатаи шашкунҷа ва умуман моддаҳои шашкунҷаи дученака мухолифат мекунанд.
Чаро олимон барои мушоҳидаҳои худ микроскопи қувваи атомии тамосро интихоб карданд, на микроскопи туннелингӣ (STM) ё микроскопи электронии интиқол (TEM)? Тавре ки мо аллакай маълум аст, интихоб ба душвории омӯзиши сохторҳои кӯтоҳмуддат ва осебпазири яхи дученака алоқаманд аст. STM қаблан барои омӯзиши яхҳои 2D-и дар сатҳи гуногун парваришшуда истифода мешуд, аммо ин навъи микроскоп ба мавқеи ядроҳо ҳассос нест ва нӯги он метавонад боиси хатогиҳои тасвирӣ гардад. TEM, баръакс, сохтори атомии қабурғаҳоро комилан нишон медиҳад. Бо вуҷуди ин, барои ба даст овардани тасвирҳои баландсифат электронҳои энергияи баландро талаб мекунад, ки онҳо метавонанд сохтори канори маводи бо ковалентии XNUMXD пайвастшударо ба осонӣ тағир диҳанд ё ҳатто нобуд созанд, на ба ёдоварӣ аз кунҷҳои возеҳтар дар яхи XNUMXD.
Микроскопи қувваи атомӣ чунин нуқсонҳо надорад ва нӯги CO-пӯшонидашуда имкон медиҳад, ки оби байнисоҳавӣ бо таъсири ҳадди ақал ба молекулаҳои об омӯхта шавад.
Натиҷаҳои омӯзиш
Тасвир №1
Дар сатҳи Au(111) яхи дученака дар ҳарорати тақрибан 120 К парвариш карда шуд ва ғафсии он 2.5 Å (1а).
Тасвирҳои STM аз ях (1c) ва тасвири мувофиқи зуд табдилдиҳии Фурье (дар 1а) сохтори шашкунҷаи хуб тартибёфтаро бо даврии Au(111)-√3 x √3-30° нишон диҳед. Гарчанде ки шабакаи ҳуҷайравии ба H-пайвастшудаи яхи 2D дар тасвири STM намоён аст, топологияи муфассали сохторҳои канориро муайян кардан душвор аст. Ҳамзамон, AFM бо тағирёбии басомади (Δf) як минтақаи намуна тасвирҳои беҳтар дод (1d), ки имкон дод, ки қисматҳои курсӣ ва зигзаги сохторро ба назар гиранд. Дарозии умумии ҳарду вариант муқоисашаванда аст, аммо дарозии миёнаи қабурғаи пешгузашта каме дарозтар аст (1b). Дарозии қабурғаҳои зигзагӣ то 60 Å калон шуда метавонанд, аммо курсиҳои курсӣ ҳангоми ташаккул бо нуқсонҳо пӯшида мешаванд, ки дарозии максималии онҳоро то 10-30 Å кам мекунад.
Баъдан, тасвири систематикии AFM дар баландиҳои гуногуни сӯзан гузаронида шуд (2а).
Тасвир №2
Дар баландии баландтарин нӯги, вақте ки сигнали AFM бо қувваи баландтари электростатикӣ бартарӣ дорад, ду маҷмӯи зерқабатҳои √3 x √3 дар яхи дуқабата муайян карда шуданд, ки яке аз онҳо дар нишон дода шудааст. 2а (чап).
Дар баландии сӯзанҳои поёнӣ, унсурҳои дурахшони ин зермаҷмӯа самтбахширо нишон медиҳанд ва зерқасри дигар ба элементи V-шакл табдил меёбад (2a, марказонидашуда).
Дар баландии ҳадди ақали сӯзан, AFM сохтори асали асалро бо хатҳои равшане, ки ду зерплаттикаро мепайвандад, ба хотир меорад, ки пайвандҳои H-ро ба хотир меоранд (2a, дар тарафи рост).
Ҳисобҳои назарияи функсионалии зич нишон медиҳанд, ки яхи дученака дар сатҳи Au(111) ба сохтори дуқабатаи яхбандӣ мувофиқат мекунад (2s), аз ду қабати шашкунҷаи ҳамвори об иборат аст. Шашкунҷаҳои ду варақ конъюгатсионӣ мебошанд ва кунҷи байни молекулаҳои об дар ҳамвор 120° аст.
Дар ҳар як қабати об нисфи молекулаҳои об ба таври уфуқӣ (параллел ба субстрат) ва нисфи дигараш амудӣ (перпендикуляр ба субстрат) ҷойгиранд, ки як O–H ба боло ё поён нигаронида шудааст. Оби амудие, ки дар як қабат ҷойгир аст, ба оби уфуқӣ дар қабати дигар пайванди H-ро медиҳад, ки дар натиҷа сохтори пурраи H-шакл ба вуҷуд меояд.
Моделсозии AFM бо истифода аз нӯги чорқутб (dz 2) (2b) дар асоси модели дар боло овардашуда бо натиҷаҳои таҷрибавӣ мувофиқат мекунад (2a). Мутаассифона, баландии шабеҳи обҳои уфуқӣ ва амудӣ муайян кардани онҳоро ҳангоми тасвири STM душвор мегардонад. Аммо, ҳангоми истифодаи микроскопияи қувваи атомӣ, молекулаҳои ҳарду намуди об ба таври равшан фарқ мекунанд (2a и 2b рост) зеро қувваи электростатикии дараҷаи олӣ ба ориентацияи молекулаҳои об хеле ҳассос аст.
Инчунин имкон дошт, ки самти OH-и уфуқӣ ва амудии обро тавассути таъсири мутақобилаи қувваҳои электростатикии олӣ ва қувваҳои бозгардонандаи Паули, тавре ки дар хатҳои сурх нишон дода шудааст, муайян кард. 2а и 2b (марказ).
Тасвир №3
Дар тасвирхо 3а и 3b (Марҳилаи 1) мутаносибан тасвирҳои васеъшудаи AFM-и зигзаг ва канатҳои курсиро нишон медиҳад. Муайян карда шуд, ки канори зигзаг бо нигоҳ доштани сохтори аслии худ калон мешавад ва бо афзоиши канори курсӣ канор дар сохтори даврии 5756 ҳалқа барқарор мешавад, яъне. вакте ки сохти кабургахо давра ба давра пайдарпаии панчкунча - хафткунча - панчкунча - шашкунчаро такрор мекунад.
Ҳисобҳои назарияи функсионалии зич нишон медиҳанд, ки сутуни зигзаги аз нав сохтанашуда ва 5756 сутуни курсӣ устувортарин мебошанд. Канори 5756 дар натиҷаи эффектҳои якҷоя, ки шумораи пайвандҳои гидрогени сернашавандаро кам мекунад ва энергияи шиддатро коҳиш медиҳад, ташаккул меёбад.
Олимон ба хотир меоранд, ки ҳамворҳои базалии яхи шашкунҷа одатан дар қабурғаҳои зигзагӣ ба охир мерасанд ва қабурғаҳои курсӣ аз сабаби зичии бештари пайвандҳои гидрогении сернашуда вуҷуд надоранд. Бо вуҷуди ин, дар системаҳои хурд ё дар ҷойҳое, ки фазо маҳдуд аст, канатҳои курсӣ метавонанд тавассути тарҳрезии дуруст энергияи худро кам кунанд.
Тавре ки қаблан зикр гардид, вақте ки афзоиши ях дар 120 К қатъ карда шуд, намуна фавран то 5 К хунук карда шуд, то сохторҳои канори метастабил ё гузаришро ях кунанд ва мӯҳлати нисбатан тӯлонии намунаро барои омӯзиши муфассал бо истифода аз STM ва AFM таъмин кунанд. Инчунин ба шарофати нӯги микроскопи СО-функционализатсияшуда, ки имкон дод сохторҳои метастабил ва гузариш ошкор карда шаванд, раванди афзоиши яхи дученака (расми № 3) имконпазир гардид.
Дар мавриди қабурғаҳои зигзагӣ, баъзан панҷкунҷаҳои алоҳида ба қабурғаҳои рост пайваст карда шудаанд. Онҳо метавонистанд дар як саф ҷойгир шуда, массивро бо даврии 2 x ташкил кунанд айс (айс доимии торчаи яхи дучанд аст). Ин мушоҳида метавонад нишон диҳад, ки афзоиши кунҷҳои зигзаг бо ташаккули массиви даврии панҷкунҷаҳо оғоз меёбад (3а, қадами 1-3), ки илова кардани ду ҷуфт обро барои панҷкунҷа дар бар мегирад (тирҳои сурх).
Сипас, массиви панҷкунҷаҳо пайваст карда мешавад, то сохторе ба монанди 56665 (3а, марҳилаи 4) ва сипас бо илова кардани бухори об намуди аслии зигзагиро барқарор мекунад.
Бо кунҷҳои курсӣ вазъ баръакс аст - массивҳои панҷкунҷа вуҷуд надоранд, аммо ба ҷои он холигоҳҳои кӯтоҳ ба мисли 5656 дар канори он аксар вақт мушоҳида мешаванд. Дарозии ҳалқаи 5656 назар ба 5756 ба таври назаррас кӯтоҳтар аст. Ин эҳтимол аз он сабаб аст, ки фини 5656 нисбат ба 5756 фишори баланд ва камтар устувор аст. Аз фини курсии 5756 сар карда, 575 ҳалқа ба таври маҳаллӣ бо илова кардани ду ҳалқа ба 656 ҳалқа табдил дода мешавад. буғи об (3b, марҳилаи 2). Минбаъд, 656 ҳалқаҳо дар самти кундаланг калон шуда, канори навъи 5656 (3b, марҳилаи 3), вале бо дарозии маҳдуд аз ҳисоби ҷамъшавии энергияи деформация.
Агар ба шашкунҷаи 5656 як ҷуфти об илова карда шавад, деформатсияро қисман суст кардан мумкин аст ва ин боз боиси пайдоиши 5756 фин мегардад (3b, марҳилаи 4).
Натичахои дар боло зикршуда хеле равшананд, вале карор дода шуд, ки онхоро бо маълумотхои иловагие, ки аз хисобхои динамикии молекулавии буги об дар сатхи Au (111) гирифта шудаанд, таъмин кунанд.
Муайян карда шуд, ки ҷазираҳои яхбандии дуқабатаи дуқабата дар рӯи замин бомуваффақият ва бидуни мамониат ба вуҷуд омадаанд, ки ин ба мушоҳидаҳои таҷрибавии мо мувофиқат мекунад.
Тасвир №4
Дар тасвир 4а Механизми коллективонаи ташаккули пулҳо дар қабурғаҳои зигзагӣ қадам ба қадам нишон дода шудааст.
Дар зер маводҳои ВАО оид ба ин тадқиқот бо тавсиф оварда шудаанд.
Маводи медиати № 1
Бояд қайд кард, ки як панҷкунҷае, ки ба канори зигзаг пайваст карда шудааст, наметавонад ҳамчун маркази ядроии маҳаллӣ барои мусоидат ба афзоиш амал кунад.
Маводи медиати № 2
Ба ҷои ин, аввал дар канори зигзаг шабакаи даврии панҷкунҷаҳо, вале бо ҳам напайваста ба вуҷуд меояд ва молекулаҳои обии баъдӣ ба таври дастаҷамъӣ барои пайваст кардани ин панҷкунҷаҳо кӯшиш мекунанд, ки дар натиҷа сохтори занҷири навъи 565 ба вуҷуд меояд.Мутаассифона, чунин сохтор дар давоми он мушоҳида нашудааст. мушохидахои амалй, ки мухлати нихоят кутохи онро мефахмонад.
Матбуоти ракамхои 3 ва 4
Илова кардани як ҷуфти об сохтори навъи 565 ва панҷкунҷаи ҳамсояро мепайвандад, ки дар натиҷа сохтори навъи 5666 ба вуҷуд меояд.
Сохтори навъи 5666 паҳлӯӣ калон шуда, сохтори навъи 56665-ро ташкил медиҳад ва дар ниҳоят ба як торчаи шашкунҷаи комилан пайвастшуда табдил меёбад.
Матбуоти ракамхои 5 ва 6
Дар тасвир 4b нашъунамо дар кабри курсй нишон дода мешавад. Табдил додан аз ҳалқаҳои навъи 575 ба ҳалқаҳои навъи 656 аз қабати поён оғоз шуда, сохтори таркибии 575/656-ро ташкил медиҳад, ки онро дар таҷрибаҳо аз қаноти навъи 5756 фарқ кардан мумкин нест, зеро танҳо қабати болоии яхи дуқабатаро тасвир кардан мумкин аст. дар давоми тачрибахо.
Маводи медиати № 7
Пули натиҷавии 656 маркази ядроӣ барои афзоиши қабурғаи 5656 мегардад.
Маводи медиати № 8
Илова кардани як молекулаи об ба канори 5656 боиси сохтори хеле мобилии молекулаи ҷудонашаванда мегардад.
Маводи медиати № 9
Ду молекулаи ҷудонашавандаи об баъдан метавонанд ба сохтори устувортари ҳафткунҷа муттаҳид шуда, табдилро аз 5656 то 5756 ба анҷом расонанд.
Барои шиносоӣ бо нозукиҳои омӯзиш, ман тавсия медиҳам, ки ба он нигаред .
Эпилогонӣ
Хулосаи асосии ин тадқиқот аз он иборат аст, ки рафтори мушоҳидашудаи сохторҳо ҳангоми афзоиш метавонад барои ҳама намуди яхҳои дученака умумӣ бошад. Яхҳои шашкунҷаи дуқабата дар сатҳҳои гуногуни гидрофобӣ ва дар шароити ҳабси гидрофобӣ ба вуҷуд меоянд ва аз ин рӯ метавон ҳамчун кристали алоҳидаи 2D (2D ях I), ки ташаккули он ба сохтори аслии субстрат ҳассос нест.
Олимон ростқавлона мегӯянд, ки техникаи тасвирии онҳо ҳанӯз барои кор бо яхи сеченака мувофиқ нест, аммо натиҷаҳои омӯзиши яхи дученака барои шарҳ додани раванди ташаккули нисбии ҳаҷмии он асос шуда метавонанд. Ба ибораи дигар, фаҳмидани он ки чӣ гуна сохторҳои дученака ташаккул меёбанд, заминаи муҳим барои омӯзиши сохторҳои сеченака мебошад. Махз бо хамин максад мухаккикон ният доранд, ки дар оянда усули худро такмил диханд.
Ташаккур барои хондан, кунҷков бошед ва ҳафтаи олиҷанобе дошта бошед. 🙂
Баъзе рекламаҳо 🙂
Ташаккур ба шумо барои бо мо мондан. Мақолаҳои мо ба шумо маъқуланд? Мехоҳед мундариҷаи ҷолибтарро бубинед? Бо фармоиш додан ё тавсия додан ба дӯстон моро дастгирӣ кунед, , аналоги беназири серверҳои сатҳи ибтидоӣ, ки аз ҷониби мо барои шумо ихтироъ шудааст: (бо RAID1 ва RAID10, то 24 ядро ва то 40 ГБ DDR4 дастрас аст).
Dell R730xd дар маркази додаҳои Equinix Tier IV дар Амстердам 2 маротиба арзонтар аст? Танҳо дар ин ҷо дар Нидерландия! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - аз $99! Дар бораи хондан
Манбаъ: will.com