ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Научная аппаратура и наука о поверхности из "Возможности химии сегодня и завтра" Наука о поверхности развивается очень быстро. И главная причина ее успехов — применение мощных приборов и методов для установления химического состава и атомной структуры поверхностей. Изучение поверхности стимулируется также обширностью области использования результатов таких исследований. Например, электрические свойства поверхностей и пленок важны для уменьщения размеров полупроводниковых приборов. Поэтому поверхности и тонкие пленки привлекают внимание как химиков, так и физиков. Они изучают травление поверхности, чтобы научиться удалять с нужных мест при изготовлении микросхем слои толыщной всего в несколько атомов в полном соответствии с рисунком. Вторая проблема, привлекающая внимание ученых, — вырашдаание пленок полупроводников, например пленок кремния, при конденсации пара на холодной поверхности. Установлено, что электрические свойства пленки, получаемой конденсацией кремния на холодной поверхности, определяются кристаллической структурой подложки (эпитаксиальный рост). И, конечно, одной из наиболее важных проблем, которую дают возможность исследовать новые приборы, является изучение фундаментальных закономерностей катализа, открывающее захватывающие перспективы в будущем. [c.236] В различных методах изучения поверхности используется бомбардировка поверхностей светом (фотонами) или разного рода частицами, в том числе электронами, ионами, нейтральными атомами, нейтронами и атомами в электронно-возбужденных состояниях. Что же касается света, т.е. фотонов, то применяется весь диапазон — от рентгеновских лучей до инфракрасного излучения. Бомбардировку частицами осуществляют только в ультравысоком вакууме (10—10 ° мм рт. ст.). А фотоны, напротив, более эффективны при исследовании поверхности в контакте с газом под высоким давлением или с жидкостью, т.е. в условиях, когда действительно протекает катализ на поверхности. [c.236] В табл. У-В-1 перечислены шесть различных экспериментальных методов, которые дают наиболее важную информацию о структуре адсорбированных молекул. Существует еще несколько других методов, которые позволяют изучать строение поверхности, состав, а также тип связи в пределах нескольких верхних слоев. Два или несколько дополняющих друг друга методов при совместном применении могут весьма значительно повысить ценность информации. [c.237] Бомбардировка электронами — очень полезный метод изучения поверхности, поскольку энергию электронов, а стало быть, и длину волны можно с большой точностью устанавливать, регулируя ускоряющее напряжение. При малых энергиях, около 25 эВ, длина волны электронов близка к межатомным расстояниям в металлах. Поэтому пучок таких электронов, отраженных металлической поверхностью, дает дифракционную картину. Таким образом дифракция медленных электронов (LEED) при определении межатомных расстояний и валентных углов на поверхности может играть ту же роль, что и рентгеноструктурный анализ в структурной химии твердых тел. Этот метод дает сведения об атомной структуре чистых поверхностей, а также о закономерностях в расположении на поверхности адсорбированных атомов и молекул. [c.237] В оже-спектроскопии поверхность бомбардируют электронами с высокой энергией (2—3 кэВ), которые при столкновении с атомом выбивают из его внутренней оболочки вторичные электроны. Энергия таких испускаемых атомом электронов определяется энергиями атомных орбиталей этого атома. Следовательно, измеряя энергию испускаемых электронов, можно идентифицировать атом. Поскольку при бомбардировке поверхности электроны не способны проникать глубоко, оже-электроны представляют собой чувствительный зонд для изучения состава верхних поверхностных слоев. Это очень важная информация. Так как наличие дефектов и примесей может оказывать решающее влияние на химические свойства поверхности, оже-спектроскопия в сочетании с LEED применяется в рутинном анализе для подтверждения чистоты и совершенства структуры исследуемой поверхности. [c.238] СПЕКТРОСКОПИЯ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОННОЙ ЭНЕРГИИ ПРОЯВЛЯЕТ КОЛЕБАНИЯ МОЛЕКУЛ НА ПОВЕРХНОСТИ. [c.238] Доступность мощных лазерных источников света способствовала развитию новой совокупности методов для изучения поверхности — поверхностной ИК-спектроскопии, лазерной раман-спектроскопии, а также спектроскопии поверхности на второй гармонике. Все они дают информацию о химических связях с поверхностью адсорбированных на ней атомов и молекул. Все эти методы позволяют изучать механизмы химических реакций на хорошо охарактеризованных чистых поверхностях. Это важный шаг в развитии химии, поскольку реакции на поверхностях протекают в пространстве двух измерений, где и следует искать объяснения явлениям гетерогенного катализа. [c.239] Вернуться к основной статье