Struktura povrchů Význam studia povrchů rukturních studií – identifikace atomů a jejich vzájemných poloh délky a charakter vazeb Modifikace uspořádání Povrchová relaxace http://www.chem.qmul.ac.uk/surfaces/scc/ http://www.uksaf.org d 1-2 < d bulk Možno i D 2-3 < d bulk
Význam studia povrchů. Struktura povrchů. Cíle strukturních studií – identifikace atomů a jejich vzájemných poloh délky a charakter vazeb. http://www.chem.qmul.ac.uk/surfaces/scc/ http://www.uksaf.org. Modifikace uspořádání. Povrchová relaxace. d 1-2 < d bulk. Možno i. - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Struktura povrchůVýznam studia povrchů
Cíle strukturních studií – identifikace atomů a jejich vzájemných poloh délky a charakter vazeb
Přechod molekuly do stavu fyzisorpcea poté chemisorpce či desorpce
Geometrie adsorpce
Terminal ("Linear")
(all surfaces)
Bridging ( 2f site )
(all surfaces)
Bridging / 3f hollow
( fcc(111) )
Bridging / 4f hollow(rare -
fcc(100) ?)
CO
H2Obvykle vazby H-H přerušeny
Halogeny Polohy s vysokou koordinací
Odpudivé interakce mezi adsorbovanými atomy
O2 N2
Polohy s vysokou koordinacíSilné interakce často vyvolávají rekonstrukci substrátuO2 silnější tendence k disociaci
Reálný povrchOkolní prostředí, adsorpce atomů
Doba života čistého povrchu
Nízké vakuum: 1 - 10-3 torr
Střední vakuum: 10-3 - 10-5 torr
Vysoké vakuum (HV) : 10-6 - 10-8 torr
Ultravysoké vakuum (UHV):
< 10-9 torr Gas exposure
Míra množství plynu, který působí na povrch
SI - Pascal ( 1 Pa = 1 Nm-2 ) Atmosférický tlak ( 1 atm.) - 101325 Pa, 1013 mbar ( 1 bar = 105 Pa ). 1 torr = 1 mmHg. 1 atm ~ 760 Torr ( i.e. 1 torr = 133.3 Pa ).
(expozice/L) = 106 x (tlak/torr) x (čas/s)
L – Langmuir ~ 10-6 torr
Sticking coefficient
Část dopadajících molekul, které se adsorbují na povrchu (0 – 1)- Počet adsorbovaných částic na jednotku plochy (např. molekuly/cm -2)- Zlomek maximálního možného pokrytí povrchu- Počet adsorbovaných částic na jednotku plochy povrchu/Počet povrchových atomů substrátu na jednotkovou plochu
Degree of Vacuum
Pressure (Torr)
Gas Density(molecules m-3 )
Mean Free Path(m)
Time / ML(s)
Atmospheric 760 2 x 1025 7 x 10-8 10-9
Low 1 3 x 1022 5 x 10-5 10-6
Medium 10-3 3 x 1019 5 x 10-2 10-3
High 10-6 3 x 1016 50 1
UltraHigh 10-10 3 x 1012 5 x 105 104
Doba života čistého povrchu
Collision Free Conditions => P < 10-4 Torr
Maintenance of a Clean Surface => P < 10-9 Torr
Dva důvody pro čistý povrch
Metody přípravy povrchů
Tepelná desorpce Tdes ~ 1000 Kprůchod el. prouduradiacebombardování zezadu
Desorpce v silném elektrickém poliDesorpce el. bombardováním (excitace, slabší vazby)
Čištění laserovým paprskemTepelná desorpce, lokální ohřev
Štípání, lámání ve vakuu monokrystaly
Využití povrchových reakcíH2, O2
Popis struktury povrchůMaticové značení
povrch substrát
Woodovo značení
( |b1|/|a1| x |b2|/|a2| )
(2 x 2)
c( 2 x 2 )( 2 x 2)R45
( 3 x 3)R30(110) - c(2 x 2 )
( 3 x 3)R30
(111) -
M(hkl) – p/c (m x n) R E
substrátorientace substrátu
centrováníbuňky
rotace povrchové buňky
adsorbát
Ni(001)-p(2 x 2)C
= (4 x ¼ + 1) / (4 x ¼ + 4 x ½ + 1) = 2/4
(2 x 2) (1 x 3)
0,33
(2 x 2)
(2 x 1)
0,5
(2 x 2)
Jednoduché povrchové strukturyf.c.c. (100)
Koordinační číslo4 sousedé v 1. vrstvě, 4 v další
Atomy v další vrstvě jsou nedostupné pro adsorbáty
Všechny povrchové atomy jsou ekvivalentníPovrch je relativně hladkýRůzné polohy pro adsorbáty: on-top, bridge, hollow
f.c.c. (110)Koordinační číslo2 sousedé v 1. vrstvě, 4 ve druhé, 1 ve třetí vrstvě
Všechny povrchové atomy jsou ekvivalentní, aleatomy druhé vrstvy jsou dostupné pro adsorbátyPovrch je relativně drsný a anizotropníRůzné polohy pro adsorbáty: on-top, bridge (krátké, dlouhé, hollow
f.c.c. (111)Koordinační číslo6 sousedů v 1. vrstvě, 3 ve druhé,
Všechny povrchové atomy jsou ekvivalentní a s vysokou koordinacíPovrch je relativně hladkýRůzné polohy pro adsorbáty: on-top, bridge, hollow
Jednoduché povrchové strukturyb.c.c. (100)
Koordinační číslo4 sousedé ve 2. vrstvě
Atomy v další vrstvě jsou prakticky nedostupné pro adsorbáty
b.c.c. (110)Koordinační číslo4 sousedé v 1. vrstvě, 2 ve druhé,
b.c.c. (111)
Otevřený povrch
Jednoduché povrchové strukturyh.c.p. (0001)
Všechny povrchové atomy jsou ekvivalentní, koordinační číslo 9Povrch je relativně hladkýRůzné polohy pro adsorbáty: on-top, bridge, hollow