Gbogbo eniyan mọ pe omi waye ni awọn ipinlẹ mẹta ti apapọ. A fi ikoko naa sori, omi naa si bẹrẹ lati sise ati ki o yọ, titan lati inu omi si gaseous. A fi sinu firisa, ati pe o bẹrẹ lati yipada si yinyin, nitorinaa gbigbe lati inu omi kan si ipo ti o lagbara. Bibẹẹkọ, labẹ awọn ipo kan, oru omi ti o wa ninu afẹfẹ le lọ lẹsẹkẹsẹ sinu ipele ti o lagbara, ni ikọja ipele omi. A mọ ilana yii nipasẹ abajade rẹ - awọn ilana ẹlẹwa lori awọn window ni ọjọ igba otutu otutu. Awọn alarinrin ọkọ ayọkẹlẹ, nigbati wọn ba npa yinyin kan lati oju oju afẹfẹ, nigbagbogbo n ṣe apejuwe ilana yii ni lilo kii ṣe imọ-jinlẹ pupọ, ṣugbọn ẹdun pupọ ati awọn ifihan gbangba. Ni ọna kan tabi omiran, awọn alaye ti iṣeto ti yinyin onisẹpo meji ni a fi pamọ ni asiri fun ọpọlọpọ ọdun. Ati laipẹ, fun igba akọkọ, ẹgbẹ agbaye ti awọn onimo ijinlẹ sayensi ni anfani lati wo oju-ọna atomiki ti yinyin onisẹpo meji lakoko iṣelọpọ rẹ. Awọn aṣiri wo ni o pamọ ninu ilana ti ara ti o dabi ẹnipe o rọrun, bawo ni awọn onimo ijinlẹ sayensi ṣe ṣakoso lati ṣii wọn, bawo ni awọn awari wọn ṣe wulo? Iroyin ti ẹgbẹ iwadi yoo sọ fun wa nipa eyi. Lọ.
Ipilẹ iwadi
Ti a ba sọ àsọdùn, lẹhinna gbogbo awọn nkan ti o wa ni ayika wa jẹ onisẹpo mẹta. Bí ó ti wù kí ó rí, bí a bá gbé àwọn kan lára wọn yẹ̀ wò fínnífínní, a tún lè rí àwọn tí ó ní ìlọ́po méjì. Igi yinyin ti o ṣẹda lori dada ti nkan jẹ apẹẹrẹ akọkọ ti eyi. Awọn aye ti iru awọn ẹya kii ṣe aṣiri si agbegbe imọ-jinlẹ, nitori wọn ti ṣe atupale ni ọpọlọpọ igba. Ṣugbọn iṣoro naa ni pe o ṣoro pupọ lati foju wo metastable tabi awọn ẹya agbedemeji ti o kopa ninu dida yinyin 2D. Eyi jẹ nitori awọn iṣoro banal - ailagbara ati ailagbara ti awọn ẹya ti a ṣe iwadi.
O da, awọn ọna ọlọjẹ ode oni gba awọn ayẹwo laaye lati ṣe atupale pẹlu ipa kekere, eyiti o fun laaye data ti o pọju lati gba ni igba diẹ, nitori awọn idi ti o wa loke. Ninu iwadi yii, awọn onimo ijinlẹ sayensi lo microscopy agbara atomiki ti kii ṣe olubasọrọ, pẹlu ipari ti abẹrẹ microscope ti a bo pẹlu monoxide carbon (CO). Ijọpọ ti awọn irinṣẹ ọlọjẹ wọnyi jẹ ki o ṣee ṣe lati gba awọn aworan akoko gidi ti awọn ẹya eti ti yinyin bilayer hexagonal onisẹpo meji ti o dagba lori ilẹ goolu (Au).
Maikirosipiti ti fihan pe lakoko iṣelọpọ ti yinyin onisẹpo meji, awọn iru egbegbe meji (awọn apakan ti o so awọn igun meji ti polygon) wa ni igbakanna ni eto rẹ: zigzag (zigzag) ati alaga (ijoko ihamọra).
Armchair (osi) ati zigzag (ọtun) egbegbe lilo graphene bi apẹẹrẹ.
Ni ipele yii, awọn ayẹwo ti wa ni didi ni kiakia, gbigba eto atomiki lati ṣe ayẹwo ni awọn alaye. Awoṣe tun ṣe, awọn abajade eyiti eyiti o ṣe deede pẹlu awọn abajade akiyesi.
A rii pe ninu ọran ti dida awọn ribs zigzag, afikun moleku omi ti wa ni afikun si eti ti o wa tẹlẹ, ati pe gbogbo ilana jẹ ilana nipasẹ ọna asopọ. Ṣugbọn ninu ọran ti dida awọn egungun alaga ihamọra, ko si awọn moleku afikun ti a rii, eyiti o ṣe iyatọ gidigidi pẹlu awọn imọran ibile nipa idagba ti yinyin onigun meji-Layer ati awọn nkan onisẹpo onisẹpo meji ni gbogbogbo.
Kilode ti awọn onimo ijinlẹ sayensi yan maikirosikopu agbara atomiki ti kii ṣe olubasọrọ fun awọn akiyesi wọn ju microscope tunneling ọlọjẹ (STM) tabi microscope elekitironi gbigbe (TEM)? Gẹgẹbi a ti mọ tẹlẹ, yiyan naa ni ibatan si iṣoro ti kikọ ẹkọ igba kukuru ati awọn ẹya ẹlẹgẹ ti yinyin onisẹpo meji. STM ti lo tẹlẹ lati ṣe iwadi awọn yinyin 2D ti o dagba lori awọn oriṣiriṣi oriṣiriṣi, ṣugbọn iru microscope yii ko ni itara si ipo ti awọn ekuro, ati imọran rẹ le fa awọn aṣiṣe ni aworan. TEM, ni ilodi si, ṣe afihan eto atomiki ti awọn egungun. Bibẹẹkọ, gbigba awọn aworan ti o ni agbara giga nilo awọn elekitironi agbara-giga, eyiti o le yipada ni irọrun tabi paapaa pa eto eti ti awọn ohun elo XNUMXD ti o ni ibatan, kii ṣe mẹnuba awọn egbegbe ti o ni alaimuṣinṣin diẹ sii ni yinyin XNUMXD.
Maikirosikopu agbara atomiki ko ni iru awọn aila-nfani bẹ, ati imọran ti a bo CO ngbanilaaye iwadi ti omi agbedemeji pẹlu ipa kekere lori awọn ohun elo omi.
Awọn abajade iwadi
Aworan #1
yinyin onisẹpo meji ni a gbin lori oju Au(111) ni iwọn otutu ti o to 120 K, ati sisanra rẹ jẹ 2.5 Å (1a).
Awọn aworan STM ti yinyin (1c) ati iyara to baamu Fourier yipada aworan (fi sii sinu 1a) ṣe afihan eto onigun mẹrin ti a paṣẹ daradara pẹlu akoko kan ti Au(111)-√3 x √3-30°. Botilẹjẹpe nẹtiwọọki H ti o ni asopọ cellular ti yinyin 2D han ni aworan STM, alaye topology ti awọn ẹya eti jẹra lati pinnu. Ni akoko kanna, AFM pẹlu iyipada igbohunsafẹfẹ (Δf) ti agbegbe ayẹwo kanna fun awọn aworan to dara julọ (1d), eyiti o jẹ ki o ṣee ṣe lati wo oju alaga ati awọn apakan zigzag ti eto naa. Lapapọ ipari ti awọn iyatọ mejeeji jẹ afiwera, ṣugbọn apapọ ipari ti iha iṣaju jẹ diẹ gun (1b). Awọn iha Zigzag le dagba to 60 Å ni ipari, ṣugbọn awọn ti o ni apẹrẹ alaga ti di awọn abawọn ti o ni abawọn lakoko iṣeto, eyi ti o dinku ipari ti o pọju si 10-30 Å.
Nigbamii ti, aworan AFM ti eto ni a ṣe ni awọn giga abẹrẹ ti o yatọ (2a).
Aworan #2
Ni ibi giga ti o ga julọ, nigbati ifihan AFM ba jẹ akoso nipasẹ agbara elekitirosita ti o ga julọ, awọn eto meji ti √3 x 3 sublatices ni yinyin bilayer onisẹpo meji ni a mọ, ọkan ninu eyiti o han ni 2a (osi).
Ni awọn giga abẹrẹ isalẹ, awọn eroja ti o ni imọlẹ ti iha abẹlẹ yii bẹrẹ lati ṣafihan itọsọna, ati apa keji miiran yipada si ẹya V-sókè (2a, aarin).
Ni giga abẹrẹ ti o kere ju, AFM ṣe afihan eto oyin kan pẹlu awọn ila ti o han gbangba ti o so awọn sublatices meji, ti o ṣe iranti ti H-bonds (2a, ni apa ọtun).
Awọn iṣiro imọ-ẹrọ iṣẹ iwuwo fihan pe yinyin onisẹpo meji ti o dagba lori oju Au(111) ni ibamu si ilana yinyin-Layer meji ti o ni titiipa (2c), ti o ni awọn ipele omi onigun mẹrin alapin meji. Awọn hexagons ti awọn aṣọ-ikele meji jẹ asopọ, ati igun laarin awọn ohun elo omi ninu ọkọ ofurufu jẹ 120°.
Ninu ipele omi kọọkan, idaji awọn ohun elo omi dubulẹ ni ita (ni afiwe si sobusitireti) ati idaji miiran dubulẹ ni inaro (papẹndikula si sobusitireti), pẹlu O-H kan ti n tọka si oke tabi isalẹ. Ni inaro eke omi ninu ọkan Layer donates ohun H-mnu to petele omi ninu miiran Layer, Abajade ni kan ni kikun po lopolopo H-sókè be.
Simulation AFM nipa lilo quadrupole (dz 2) sample (2b) da lori awoṣe ti o wa loke wa ni adehun ti o dara pẹlu awọn esi esiperimenta (2a). Laanu, awọn giga ti o jọra ti petele ati omi inaro jẹ ki idanimọ wọn nira lakoko aworan STM. Sibẹsibẹ, nigba lilo atomiki agbara atomiki, awọn ohun elo ti awọn iru omi mejeeji jẹ iyatọ ti o han gbangba (2a и 2b ọtun) nitori awọn ti o ga agbara elekitirotatik jẹ gidigidi kókó si iṣalaye ti omi moleku.
O tun ṣee ṣe lati pinnu siwaju si itọsọna O-H ti petele ati omi inaro nipasẹ ibaraenisepo laarin awọn agbara elekitirosi ti o ga julọ ati awọn ipa ipakokoro Pauli, bi a ti fihan nipasẹ awọn ila pupa ni 2a и 2b (aarin).
Aworan #3
Ninu awọn aworan 3a и 3b (Ipele 1) ṣe afihan awọn aworan AFM ti o tobi si ti zigzag ati awọn lẹbẹ ijoko ihamọra, lẹsẹsẹ. A rii pe eti zigzag dagba lakoko ti o n ṣetọju ipilẹ atilẹba rẹ, ati pẹlu idagba ti eti ti alaga, eti naa ti tun pada ni ọna igbakọọkan ti awọn oruka 5756, ie. nigbati eto ti awọn egungun lerekore tun ṣe pentagon ọkọọkan - heptagon - pentagon - hexagon.
Awọn iṣiro imọran iṣẹ iwuwo fihan pe fin zigzag ti a ko tun ṣe ati fin alaga 5756 jẹ iduroṣinṣin julọ. Eti 5756 ti wa ni akoso bi abajade ti awọn ipa apapọ ti o dinku nọmba ti awọn ifunmọ hydrogen ti ko ni ilọlọrun ati dinku agbara igara.
Awọn onimo ijinlẹ sayensi ranti pe awọn ọkọ ofurufu basali ti yinyin hexagonal maa n pari ni awọn egungun zigzag, ati awọn egungun ti o ni apẹrẹ alaga ko si nitori iwuwo giga ti awọn asopọ hydrogen unsaturated. Sibẹsibẹ, ni awọn eto kekere tabi nibiti aaye ti wa ni opin, awọn alaga alaga le dinku agbara wọn nipasẹ atunṣe to dara.
Gẹgẹbi a ti sọ tẹlẹ, nigbati idagbasoke yinyin ni 120 K ti duro, ayẹwo naa ti tutu lẹsẹkẹsẹ si 5 K lati gbiyanju lati di metastable tabi awọn ẹya eti iyipada ati rii daju igbesi aye apẹẹrẹ gigun kan fun iwadii alaye nipa lilo STM ati AFM. O tun ṣee ṣe lati tun ṣe ilana idagbasoke ti yinyin onisẹpo meji (aworan No.. 3) o ṣeun si imọran microscope CO-functionalized, eyiti o jẹ ki o ṣee ṣe lati rii awọn ẹya metastable ati iyipada.
Ninu ọran ti awọn iha zigzag, awọn pentagons kọọkan ni a rii nigba miiran ti o so mọ awọn egungun ti o tọ. Wọn le ṣe laini ni ọna kan, ti o ṣe akojọpọ pẹlu akoko 2 x omiran (omiran is the lattice ibakan ti yinyin onisẹpo meji). Akiyesi yii le fihan pe idagba ti awọn egbegbe zigzag ti bẹrẹ nipasẹ dida eto igbakọọkan ti awọn pentagons (3a, Igbesẹ 1-3), eyiti o pẹlu fifi awọn orisii omi meji kun fun pentagon (awọn ọfa pupa).
Nigbamii ti, titobi awọn pentagons ti sopọ lati ṣe agbekalẹ kan bi 56665 (3a, ipele 4), ati lẹhinna mu pada irisi zigzag atilẹba pada nipa fifi omi oru diẹ sii.
Pẹlu awọn egbegbe ti o ni alaga ipo naa jẹ idakeji - ko si awọn ọna ti awọn pentagons, ṣugbọn dipo awọn ela kukuru bi 5656 lori eti ni a ṣe akiyesi nigbagbogbo. Awọn ipari ti fin 5656 jẹ pataki kuru ju ti 5756. Eyi ṣee ṣe nitori pe 5656 fin ti wa ni titẹ pupọ ati pe o kere ju 5756. Bibẹrẹ pẹlu 5756 alaga, awọn oruka 575 ti wa ni agbegbe si awọn oruka 656 nipa fifi meji kun. oru omi (3b, ipele 2). Nigbamii ti, awọn oruka 656 dagba ni ọna itọpa, ti o ni eti ti iru 5656 (3b, ipele 3), ṣugbọn pẹlu ipari to lopin nitori ikojọpọ ti agbara abuku.
Ti a ba fi omi meji kan kun si hexagon ti fin 5656, abuku le jẹ alailagbara apakan, ati pe eyi yoo tun ja si dida fin 5756 kan (3b, ipele 4).
Awọn abajade ti o wa loke jẹ itọkasi pupọ, ṣugbọn a pinnu lati ṣe atilẹyin fun wọn pẹlu awọn afikun data ti a gba lati awọn iṣiro awọn agbara ti molikula ti oru omi lori oju Au (111).
A rii pe 2D awọn erekuṣu yinyin ni ilopo-Layer ti ṣẹda ni aṣeyọri ati laisi idiwọ lori dada, eyiti o ni ibamu pẹlu awọn akiyesi esiperimenta wa.
Aworan #4
Ninu aworan 4a Ilana ti idasile apapọ ti awọn afara lori awọn egungun zigzag ni a fihan ni igbese nipasẹ igbese.
Ni isalẹ wa awọn ohun elo media lori iwadi yii pẹlu apejuwe kan.
Ohun elo Media No. 1
O ṣe akiyesi pe pentagon kan ti a so si eti zigzag ko le ṣe bi ile-iṣẹ iparun agbegbe lati ṣe igbelaruge idagbasoke.
Ohun elo Media No. 2
Dipo, igbakọọkan ṣugbọn nẹtiwọọki ti ko ni asopọ ti awọn pentagons ni ibẹrẹ awọn fọọmu lori eti zigzag, ati awọn ohun elo omi ti nwọle ti nwọle ni apapọ gbiyanju lati so awọn pentagon wọnyi pọ, ti o fa idasile ti ọna pq iru 565. Laanu, iru eto ko ti ṣe akiyesi lakoko akoko. awọn akiyesi ilowo, eyiti o ṣe alaye igbesi aye kukuru pupọ rẹ.
Ohun elo Media No.. 3 ati No.. 4
Awọn afikun ti omi meji kan so ọna kika 565 ati pentagon ti o wa nitosi, ti o mu ki o ṣe agbekalẹ iru 5666.
Ẹya iru 5666 naa dagba ni ita lati ṣe agbekalẹ iru 56665 ati nikẹhin o ndagba sinu lattice hexagonal ti o ni asopọ ni kikun.
Ohun elo Media No.. 5 ati No.. 6
Ninu aworan 4b ìdàgbàsókè hàn nínú ọ̀ràn ìhà àga àga. Iyipada lati iru awọn oruka 575 si iru awọn oruka 656 bẹrẹ lati ipele isalẹ, ti o ni ipilẹ 575/656 apapo ti ko le ṣe iyatọ si iru 5756 fin ninu awọn adanwo, nitori pe nikan ni ipele oke ti yinyin-Layer meji le jẹ aworan. nigba awọn adanwo.
Ohun elo Media No. 7
Abajade Afara 656 di ile-iṣẹ iparun fun idagbasoke ti ẹrẹkẹ 5656.
Ohun elo Media No. 8
Ṣafikun moleku omi kan si awọn abajade eti 5656 ni eto moleku alailẹgbẹ alagbeka ti o ga julọ.
Ohun elo Media No. 9
Meji ninu awọn ohun elo omi ti a ko so pọ le lẹhinna darapọ sinu eto heptagonal iduroṣinṣin diẹ sii, ti o pari iyipada lati 5656 si 5756.
Fun imọran alaye diẹ sii pẹlu awọn nuances ti iwadi naa, Mo ṣeduro wiwo .
Imudaniloju
Ipari akọkọ ti iwadi yii ni pe ihuwasi akiyesi ti awọn ẹya lakoko idagbasoke le jẹ wọpọ si gbogbo awọn iru yinyin onisẹpo meji. Bilayer hexagonal yinyin fọọmu lori orisirisi hydrophobic roboto ati labẹ hydrophobic awọn ipo atimole, ati nitorina le wa ni kà bi lọtọ 2D gara (2D yinyin I), awọn Ibiyi ti o jẹ insensitive si awọn amuye be ti sobusitireti.
Awọn onimo ijinlẹ sayensi sọ nitootọ pe ilana aworan wọn ko ti dara fun ṣiṣẹ pẹlu yinyin onisẹpo mẹta, ṣugbọn awọn abajade ti ikẹkọ yinyin onisẹpo meji le jẹ ipilẹ fun ṣiṣe alaye ilana iṣelọpọ ti ibatan volumetric rẹ. Ni awọn ọrọ miiran, agbọye bii awọn ẹya onisẹpo meji ṣe ṣe agbekalẹ jẹ ipilẹ pataki fun kikọ awọn onisẹpo mẹta. Fun idi eyi ni awọn oniwadi ṣe ipinnu lati mu ọna wọn dara si ni ojo iwaju.
O ṣeun fun kika, duro iyanilenu ati ki o ni kan nla ọsẹ buruku. 🙂
Diẹ ninu awọn ipolowo 🙂
O ṣeun fun gbigbe pẹlu wa. Ṣe o fẹran awọn nkan wa? Ṣe o fẹ lati rii akoonu ti o nifẹ si diẹ sii? Ṣe atilẹyin fun wa nipa gbigbe aṣẹ tabi iṣeduro si awọn ọrẹ, , afọwọṣe alailẹgbẹ ti awọn olupin ipele-iwọle, eyiti a ṣẹda nipasẹ wa fun ọ: (wa pẹlu RAID1 ati RAID10, to awọn ohun kohun 24 ati to 40GB DDR4).
Dell R730xd 2x din owo ni Equinix Tier IV ile-iṣẹ data ni Amsterdam? Nikan nibi ni Netherlands! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - lati $99! Ka nipa
orisun: www.habr.com