水分子电荷梯度显微镜

当暴露在短程吸附的水分子,如氢氧化物(哦^{- - - - - -})和水合氢离子(H₃O⁺)离子,在室温下在环境氛围,表面年代与未配对离子键有趋势减少他们的表面能量。¹

例如,一个单层的哦^{- - - - - -}离子通常是发现在铁电体的表面上,形成一层M···哦表面偶极子(M是阳性的金属原子)。

本文主要关注铁电单晶periodically-poled铌酸锂(PPLN)作为一个极表面特征。

这样一个表面上向上域(未受保护的带正电的网站),可以通过所谓的“起皱”屏幕上的偶极子层的构象变化−哦组。然而,下来域(未受保护的带负电荷的网站),屏幕表面离子层重组一个额外的两层的极化H₃O⁺离子−哦层的顶部。

相对湿度(RH)调节的哦^{- - - - - -}和H₃O⁺这些筛选现象和扮演了一个关键部分表面筛选的程度。湿度对筛选的动力学影响一个额外的情况下表面有未完成的筛查结果的一些物理扰动。

的电荷梯度显微镜(CGM)技术正是引发这种类型的物理扰动high-force刮表面使用AFM小费。表面的收集和量化筛查费用同时可以推出基本极化域结构快速扫描率(见示意图如图1所示)。

图1所示。原理图的CGM(改编自参考2)。图片来源:庇护研究——牛津仪器公司

在现实中,CGM提示速度可以超过~ 5毫米/秒,便于量化的表面电荷密度,以及相关的表面筛选极地表面动力学环境条件。^2、3

额外的扫描探针技术,如piezoresponse力显微镜(PFM),静电力显微镜(EFM),或开尔文探针力显微镜(KPFM)也能够映射铁电域高分辨率,但只有在准静态政权,结果提示的速度慢得多(通常是< 0.1毫米/秒)。

纳米技术,CGM可以通过一个比喻来理解宏观尺度测量:监测电流在固定的位置在地球上(像是AFM尖)使过往风暴云的电荷密度的变化(如surface-adsorbed水)被映射。⁴

引用

1. s, s m . Nakhmanson d·d·方(2016)“在极地氧化物异质结面筛选机制,”众议员掠夺。79年物理,p。076501。
2. 美国在香港et al .,(2014)“电荷梯度显微镜”,Proc, Nat孩子们。学会科学。美国111年,6566 - 6569页。
3. a .鲁洛夫•和s .香港(2018)“电荷梯度显微镜,”美国专利9日p。885年,861年。
4. j·m·格雷格和a·库马尔(2014)“拖网补充。”510年自然,第482 - 481页(2014)。

这些信息已经采购,审核并改编自材料研究——牛津仪器公司提供的庇护。亚博网站下载

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