Здесь мы представляем протокол для изучения структуры и динамики межфазного воды в атомной масштабе, с точки зрения submolecular резолюции изображений, молекулярные манипуляции и одного Бонд колебательной спектроскопии.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Проверка структуры и динамики межфазного воды с сканирование туннелирования микроскопии и спектроскопии
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Вода/твердых интерфейсы являются вездесущими и играть ключевую роль во многих экологических, биофизических и технологических процессах. Основополагающие вопросы воды науки, которая остается большой проблемой из-за света массы и малый размер водорода урегулирования внутренней структуры и зондирующего водорода Бонд (H-Бонд) динамики молекул воды, адсорбированные на твердых поверхностях. Сканирование, туннелирование микроскопии (СТМ) является перспективным инструментом для нападения на эти проблемы, благодаря своей возможности суб Ангстрем пространственным разрешением, сингл Бонд вибрационной чувствительности и атомной/молекулярные манипуляции. Разработанная экспериментальная система состоит из кончик Cl завершенной и образец сфабрикованы дозирования воды молекул в situ на АС (111)-поддерживает NaCl(001) поверхностей. Изоляционные пленки NaCl электронным отделить воду из металлических поверхностей, поэтому сохраняются внутренние границы орбитали молекулы воды. Cl кончик облегчает манипуляции молекул одного воды, а также стробирования орбитали воды близости уровень Ферми (E,F) через наконечник воды сцепления. В этом документе изложены подробные методы томографии submolecular резолюции, молекулярные/атомной манипуляции и сингл Бонд колебательной спектроскопии межфазного воды. Эти исследования открывают новый маршрут для изучения систем H-стружечные атомного масштаба.
Введение
Взаимодействие воды с поверхности твердых материалов участвуют в различных процессах поверхности реакции, например несродное катализирование, photoconversion, электрохимии, коррозии и смазки и др. 1 , 2 , 3 в целом, расследовать межфазного воды, спектральные и дифракции методы широко используются, например, инфракрасных и Рамановская спектроскопия, сумма частота поколение (SFG), рентгеновская дифрактометрия (XRD), ядерный магнитный резонанс (ЯМР), нейтронного рассеяния4,5,6<....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Примечание: Эксперименты выполняются на молекулы воды, адсорбированные на пленке АС поддерживает NaCl(001)(рис. 1) на 5 K с сверхвысокого вакуума (СВВ) криогенных STM с электронным контроллером Nanonis.
1. изготовление экспериментальных образцов
-
Очистить Au(111) монокристаллов
- Насос газопровода с давлением ~ 10-7 мбар и затем промойте газопровода с Ar газа. Положите через цикл насоса/сбросить три раза.
Примечание: Каждый насос/флеш цикл занимает около 30 минут. - Заполните газопровода с Ar газ под давлением 2 бар, таким образом запрещ....
- Насос газопровода с давлением ~ 10-7 мбар и затем промойте газопровода с Ar газа. Положите через цикл насоса/сбросить три раза.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Рисунок 1 показана схема экспериментальной установки STM. Во-первых Au(111) субстрат очищается путем распыления и отжига циклов в зале свв. Чистый образец Au(111) показывает 22 × √3 реконструированный поверхности, где атомы поверхностного слоя занимают ГПУ и сайты fcc, формированию елочка структур (вставка 1 рисунокb). NaCl испаряется на подложке Au(111), образуя бислой острова (
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Для исследования внутренней структуры, динамики и колебательной спектроскопии молекул воды, адсорбированные на твердых поверхностях, уделяя особое внимание степеней свободы водорода, некоторые экспериментальные шаги имеют решающее значение, которое будет рассматриваются в нижеследующих пунктах.
Орбитальный изображений молекул воды достигается на основе двух ключевых этапов. Во-первых изоляционные пленки NaCl отделить воду электронным от Au субстрата, второй орбиталь, строб эффект кончика STM ч.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы не имеют ничего сообщать.
Благодарности
Эта работа финансируется национальной ключ R & D программы под Грант № 2016YFA0300901 2016YFA0300903 и 2017YFA0205003, Национальный фонд естественных наук Китая Грант № 11634001, 11290162/A040106. Y.J. признает поддержку национальным фондом науки для выдающихся молодых ученых и Ченг Конг молодой ученый программы. J. G. признает поддержку от национальных докторской программы инновационных талантов.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Au(111) монокристалл | MaTeck | NA | |
| NaCl | Sigma Aldrich | 450006 | |
| Вода, обедненный дейтерием | Сигма Олдрич | 195294 | |
| оксиде дейтерия | Sigma Aldrich | 364312 | |
| Герметизированные стеклянные адаптеры UHV вакуумные | продукты MDC | 46300 | |
| Мембранный клапан | любой | NA | |
| Сильфонный клапан | любой | NA | |
| Клапан утечки | Kurt J. Lesker | NA | |
| Сканирующая туннельная микроскопия | CreaTec | NA | |
| Электронный контроллер. | Нанонис | NA | |
| Вольфрамовая проволока | любого | диаметра: 0,3 мм; чистота: 99,95% |
Ссылки
- Thiel, P. A., Madey, T. E. The interaction of water with solid surfaces: Fundamental aspects. Surf. Sci. Rep. 7 (6-8), 211-385 (1987).
- Henderson, M. A. The interaction of water with solid surfaces: fundamental aspects revisited. Surf. Sci. Rep. 46 (1-8), 1-308 (2002).
- Hodgson, A., Haq, S. Water adsorption and the wetting of metal surf....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
