Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Перспективный вид наномеша, структура которого заканчивается в конце рисунка. Расстояние между двумя центрами пор составляет 3,2 нм, а глубина пор составляет 0,05 нм.

Nanomesh представляет собой неорганическое наноструктурные двумерная материал, похожий на графене . Он был обнаружен в 2003 году в Цюрихском университете , Швейцария. [1]

Он состоит из одного слоя бора (B) и азот атомов (N), который образует по самосборкам в высоко регулярную сетку после высокотемпературного воздействия чистого родия [1] или рутения [2] поверхности к боразину под сверхвысокий вакуум .

Наносетка выглядит как совокупность гексагональных пор [3] (см. Изображение справа) в нанометровом (нм) масштабе. Расстояние между двумя центрами пор составляет всего 3,2 нм, тогда как каждая пора имеет диаметр около 2 нм и глубину 0,05 нм. Самые низкие области прочно связаны с нижележащим металлом, в то время как провода [3] (самые высокие области) связаны с поверхностью только за счет сильных сил сцепления внутри самого слоя.

Нитрида бора nanomesh не только стабильны в вакууме, [1] воздуха [4] и некоторые жидкости, [5] [6] , но и при температурах до 796 ° C (1070 K). [1] Кроме того , она показывает экстраординарные способности для улавливания молекул [5] и металлических кластеров , [2] , которые имеют аналогичные размеры до nanomesh поры, образуя хорошо упорядоченный массив. Эти характеристики могут обеспечить применение материала в таких областях, как функционализация поверхности , спинтроника , квантовые вычисления и средства хранения данных, такие как жесткие диски .

Структура [ править ]

Поперечное сечение наноширы на родии, показывающее области пор и проволоки

Наносетка h-BN представляет собой единый лист гексагонального нитрида бора , который образуется на подложках, таких как кристаллы родия Rh (111) или рутения Ru (0001), путем процесса самосборки .

Элементарной ячейки от nanomesh ч-BN состоит из 13х13 или 12х12 БН атомов Rh с постоянной решетки 3,2 нм. В поперечном сечении это означает, что 13 атомов бора или азота сидят на 12 атомах родия. Это подразумевает изменение относительного положения каждого BN по отношению к атомам подложки в элементарной ячейке, где некоторые связи более притягательны или отталкиваемы, чем другие (сайт-селективное связывание), что вызывает гофрирование наномеша (см. Изображение справа с порами и провода).

Амплитуда гофрировки наночастиц 0,05 нм оказывает сильное влияние на электронную структуру , где наблюдаются две отдельные области BN. Их легко распознать на нижнем правом изображении, которое представляет собой измерение с помощью сканирующей туннельной микроскопии (СТМ), а также на нижнем левом изображении, представляющем теоретический расчет той же площади. Сильно ограниченная область, назначенная для пор, видна синим цветом на левом изображении ниже (центр ярких колец на правом изображении), а слабо связанная область, назначенная для проводов, отображается желто-красной на левом изображении ниже (область между кольца на правом изображении).

   

   

На правом изображении показаны наночастицы нитрида бора, измеренные СТМ при 77К, где каждый «шарик» представляет собой один атом N. Центр каждого кольца соответствует центру пор.

Левое изображение представляет собой теоретический расчет той же площади, где дана высота N относительно нижележащего субстрата. Точное расположение атомов Rh, N и B дано для трех различных областей (синий: поры, желто-красный: проволоки).

См. [1] [2] [4] [5] [7] для получения более подробной информации.

Свойства [ править ]

Молекулы нафталоцианина испарялись на наношум. Они адсорбируются только в порах, образуя четко выраженный узор.

Наномеша стабильна в широком диапазоне сред, таких как воздух, вода и электролиты . Он также термостойкий, так как не разлагается при температурах до 1275K под вакуумом. В дополнении к этим исключительным стабильностям, что nanomesh показывает экстраординарные способности выступать в качестве каркаса для металлических нано кластеров и для улавливания молекул , образующих хорошо упорядоченного массив.

В случае золота (Au) его испарение на наночастицах приводит к образованию четко очерченных круглых наночастиц Au, центрированных в порах нанометров.

СТМ рисунке справа показывает нафталоцианин (Nc) молекул, которые являются осаждают из паровой фазы на nanomesh. Эти плоские молекулы имеют диаметр около 2 нм, размер которого сопоставим с размером пор нанометров (см. Верхнюю вставку). Захватывающе видно, как молекулы образуют упорядоченный массив с периодичностью нанометров (3,22 нм). На нижней вставке показана область этой подложки с более высоким разрешением, где отдельные молекулы захвачены внутри пор. Кроме того, кажется, что молекулы сохраняют свою естественную конформацию , а это означает, что их функциональность сохраняется, что в настоящее время является проблемой в нанонауке .

Такие системы с большим расстоянием между отдельными молекулами / кластерами и незначительными межмолекулярными взаимодействиями могут быть интересны для таких приложений, как молекулярная электроника и элементы памяти , в фотохимии или в оптических устройствах.

См. [2] [5] [6] для получения более подробной информации.

Подготовка и анализ [ править ]

Разложение боразина на поверхностях переходных металлов.

Хорошо упорядоченные nanomeshes выращены термическое разложение из боразина (HBNH) 3 , бесцветное вещество , которое является жидкостью при комнатной температуре. Наносмешивание возникает после воздействия боразина на атомарно чистую поверхность Rh (111) или Ru (0001) путем химического осаждения из паровой фазы (CVD).

Подложку поддерживают при температуре 796 ° C (1070 K), когда боразин вводят в вакуумную камеру в дозе около 40 л (1 Ленгмюра = 10 -6 торр · сек). Типичное давление паров боразина внутри камеры сверхвысокого вакуума во время экспонирования составляет 3х10 -7 мбар .

После охлаждения до комнатной температуры регулярная сетчатая структура наблюдается с использованием различных экспериментальных методик. Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ) дает прямой взгляд на локальную реальную пространственную структуру наноша, в то время как дифракция низкоэнергетических электронов (ДМЭ) дает информацию о поверхностных структурах, упорядоченных по всему образцу. Ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия (UPS) дает информацию об электронных состояниях в самых внешних атомных слоях образца, то есть электронную информацию о верхних слоях подложки и наноразмерных слоях.

См. Также [ править ]

Другие формы [ править ]

CVD из боразина на других субстратах не привел пока к образованию гофрированной nanomesh. Плоский слой BN наблюдается на никеле [8] и палладии , [9] [10], тогда как полосатые структуры появляются на молибдене [11] .

Ссылки и примечания [ править ]

  1. ^ a b c d e М. Корсо; Аувертер, Вилли; Мантвилер, Матиас; Тамай, Анна; и другие. (2004). «Нитрид бора Наномеш». Наука . 303 (5655): 217–220. Bibcode : 2004Sci ... 303..217C . DOI : 10.1126 / science.1091979 . PMID  14716010 . S2CID  11964344 .
  2. ^ a b c d А. Горячко; Привет; Кнапп, М; Over, H; и другие. (2007). «Самосборка гексагональной наночастицы нитрида бора на Ru (0001)». Ленгмюра . 23 (6): 2928–2931. DOI : 10.1021 / la062990t . PMID 17286422 . 
  3. ^ a b В литературе можно найти разные слова, относящиеся к аналогичным понятиям. Ниже приводится их краткое изложение:
    • Поры, апертуры, дыры: области наномеша, лежащие ближе всего к нижележащей подложке из-за сильного притяжения. Они образуют углубления глубиной 0,05 нм и имеют шестиугольную форму.
    • Провода: области наномеша, относящиеся к границе пор, которые располагаются дальше от подлежащей подложки и, следовательно, представляют собой верхнюю часть наномеша.
  4. ^ а б О. Койка; Корсо, М; Martoccia, D; Herger, R; и другие. (2007). «Рентгеноструктурное исследование наночастиц нитрида бора в воздухе» . Прибой. Sci . 601 (2): L7 – L10. Bibcode : 2007SurSc.601L ... 7B . DOI : 10.1016 / j.susc.2006.11.018 .
  5. ^ a b c d С. Бернер; М. Корсо; и другие. (2007). «Наномеш нитрида бора: функциональность из гофрированного монослоя». Энгью. Chem. Int. Эд . 46 (27): 5115–5119. DOI : 10.1002 / anie.200700234 . PMID 17538919 . 
  6. ^ а б Р. Видмер; Бернер, S; Гронинг, О; Brugger, T; и другие. (2007). «Электролитическое СТМ исследование h-BN-Nanomesh in situ». Электрохим. Commun . 9 (10): 2484–2488. DOI : 10.1016 / j.elecom.2007.07.019 .
  7. ^ Р. Ласковски; Блаха, Питер; Галлаунер, Томас; Шварц, Карлхайнц (2007). «Однослойная модель наночастиц h-BN на поверхности Rh (111)». Phys. Rev. Lett . 98 (10): 106'802. Bibcode : 2007PhRvL..98j6802L . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.98.106802 . PMID 17358554 . 
  8. ^ Т. Гребер; Бранденбергер, Луи; Корсо, Мартина; Тамай, Анна; и другие. (2006). «Однослойные пленки гексагонального нитрида бора на Ni (110)» (- Научный поиск ) . EJ. Прибой. Sci. Нанотех . 4 : 410. DOI : 10,1380 / ejssnt.2006.410 .
  9. ^ М. Корсо; Гребер, Томас; Остервальдер, Юрг (2005). «h-BN на Pd (110): настраиваемая система для самосборных наноструктур?». Прибой. Sci . 577 (2–3): L78. Bibcode : 2005SurSc.577L..78C . DOI : 10.1016 / j.susc.2005.01.015 .
  10. ^ М. Моршер; Corso, M .; Гребер, Т .; Остервальдер, Дж. (2006). «Формирование однослойного h-BN на Pd (111)». Прибой. Sci . 600 (16): 3280–3284. Bibcode : 2006SurSc.600.3280M . DOI : 10.1016 / j.susc.2006.06.016 .
  11. ^ М. Аллан; Бернер, Саймон; Корсо, Мартина; Гребер, Томас; и другие. (2007). «Настраиваемая самосборка одномерных наноструктур с ортогональными направлениями» . Nanoscale Res. Lett . 2 (2): 94–99. Bibcode : 2007NRL ..... 2 ... 94 . DOI : 10.1007 / s11671-006-9036-2 . PMC 3245566 . 

Другие ссылки [ править ]

http://www.nanomesh.ch

http://www.nanomesh.org