4.6. Латеральное взаимодействие адатомов
Физико-химические свойства адсорбционных систем зависят от концентрации адсорбированных частиц 
|
|
|
§ Структура |
|
|
ϕ (n) |
|
|
|
ϕ ~ n |
|
Малые θ |
|
θ > 0.1...0.2 |
Отступление от |
|
пропорциональности |
|
|
|
Изменение электронного состояния адчастиц вследствие их взаимодействия
Другая особенность
Стабилизация работы выхода на уровне ϕ массивного адсорбата при достижении монослойного покрытия
Один сплошной слой атомов полностью экранирует влияние подложки
l0(n) |
|
Некоторое понижение l при малых θ |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
Относительная стабилизация |
Уменьшение, часто быстрое, |
|
при приближенииθ к единице |
|
|
|
|
|
|
|
|
Стабилизация l0 |
на уровне, соответствующем |
|
|
энергии сублимации адсорбата, при θ=1. |
|
|
|
|
|
|
Упорядоченное |
Явно указывает на |
|
Структура |
|
|
|
расположение |
взаимодействие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Механизмы латерального взаимодействия
Две группы:
Прямое взаимодействие
Прямое взаимодействие 
Непрямое или косвенное взаимодействие
Имеет место даже при отсутствии поверхности (при условии сохранения электронного состояния адчастиц, например, μ и т.п.).
|
Силы как физической, так и химической природы |
|
1 |
|
vСилы Ван-дер-Ваальса |
Короткодействующие |
~ |
|
R |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Энергия не велика, но могут играть заметную роль при физической адсорбции, когда поверхность имеет неглубокий потенциальный рельеф
v Диполь-дипольное взаимодействие
Энергии взаимодействия двух изолированных диполей
При произвольной ориентации диполей
В случае адсорбции атомов в центрах высокой симметрии μ//=0
|
r |
r |
|
r r |
U AB = |
3(μAR)( |
μBR) |
− |
(μAμB) |
R5 |
|
R3 |
|
|
|
R − параллелен |
поверхности |
2μA||μB|| − μA μB
U AB = R3
U AB = − μA μB
R3
Энергия взаимодействия двух диполей с учетом их зеркальных изображений
U (s) |
= |
1 |
U |
AB |
+ U |
|
* + U |
* |
|
+ U |
* * |
} |
|
AB |
B |
AB |
|
2 |
{ |
|
|
|
A |
|
A B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если R >> расстояния |
|
|
|
|
|
|
(s) |
|
|
|
2μ A μB |
между диполем и его |
|
|
|
|
U AB |
= − |
|
|
|
|
|
|
|
|
R3 |
|
зеркальным изображением |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полная энергия после суммирования по всем парам диполей
Eвзаим (квадр.реш.) = 2μ2 åRAB−3 = |
2μ3 |
2 |
åå+∞ +∞ (m2 + n2 )−32 = 2μ2n32 9.033623 |
|
a |
|
−∞ −∞ |
|
Взаимодействие - дальнодействующее |
Сильное воздействие на |
|
адсорбционные системы. |
|
|
μ-μ взаимодействием проще всего объяснить изменение свойств с концентрацией
Электрическое поле диполей
vСилы химической природы
Уменьшает дополнительный заряд или деформацию электронной оболочки
Отталкивание, атомы стремятся расположиться на максимальном удалении друг от друга
Уменьшение энергии десорбции с ростом концентрации
Короткодействующие. Быстро затухают при увеличении расстояния между атомами
Существенны при контакте адчастиц
Величина и направленность химических связей могут драматически изменяться под воздействием поверхности.
Например - диссоциация молекул при адсорбции
Непрямое взаимодействие - взаимодействие через подложку
Модель Гримли |
2 атома на умеренном |
|
расстоянии друг от друга |
Далеко от |
ψ быстро уменьшаются с |
поверхности |
удалением от своих ядер |
На поверхности |
Возможен обмен |
|
через металл |
ψ - осциллирующие функции, распространяющиеся на большие расстояния от центров атомов
Перекрытие приводит к электронному взаимодействию адатомов
Подложка - агент, с помощью которого осуществляется обмен электронами между адатомами
Другой вариант объяснения
|
Eвзаим ~ |
cos(2kF r) |
|
(2kF r)m |
|
|
Случай свободных электронов 
Осцилляции электронной плотности (Фриделя), распространяющиеся на большие расстояния.
Изменение энергии взаимодействия соседнего атома с поверхностью
kF -волновой вектор на уровне Ферми
m зависит от электронной структуры металла.
|
Поверхность Ферми |
m=3 |
|
сферическая |
|
|
Взаимодействие электронных |
Изменение расщепления |
состояний адатомов вызывает |
и смещения |
Энергия непрямого взаимодействия невелика, ~ десятки мэВ.
Методы 
АИМ
СТМ
Осаждают несколько атомов, следят за их перемещением
Вероятность взаимного расположения адатомов определяется потенциальным рельефом поверхности и латеральным взаимодействием.
