Sự Biểu Diễn Năng Lượng Phân Tán Hamaker của Bề Mặt Carbon Amorphous Trong Liên Hệ Với Các Chất Lỏng Sử Dụng Quang Phổ Mất Năng Lượng Điện Tử

Brazilian Journal of Physics - Tập 47 Số 6 - Trang 594-605 - 2017
Godet, Christian1, David, Denis2
1Institut de Physique de Rennes (CNRS UMR 6251), Université Rennes 1, Rennes, France
2Instituto de Física, Universidade Federal da Bahia, Campus Universitário de Ondina, Salvador, Brazil

Tóm tắt

Năng lượng tương tác Hamaker và khoảng cách cắt đã được tính toán cho các phim carbon không thứ tự, tiếp xúc với các chất lỏng phân tán hoàn toàn (diiodomethane) hoặc phân cực (nước), sử dụng các hàm dielêctrik thực nghiệm ε (q, ω) thu được trên một dải năng lượng rộng. Trái ngược với các công trình trước đó, giá trị trung bình q-<ε (q, ω)> q được đưa ra từ quang phổ mất năng lượng điện tử (XPS-PEELS) nơi hàm mất năng lượng (ELF) q là một giá trị trung bình có trọng số trên các giá trị vectơ sóng chuyển tiếp cho phép, q, theo vật lý của kích thích plasmon lớn. Đối với kim cương vi tinh thể và phim carbon vô định hình với một dải rộng các dạng lai ghép (sp3/sp2 + sp3), năng lượng Hamaker không chậm, A 132 (L < 1 nm), đã được tính toán trong một số cấu hình, và các giá trị cắt về khoảng cách và số sóng sau đó được tính toán dựa trên A 132 và công việc dính phân tán thu được từ góc tiếp xúc. Một xấp xỉ trung bình hình học, H 0 CVL = (H 0 CVC H 0 LVL )1/2, giữ cho các khoảng cách phân tách cắt thu được cho các cấu hình cân bằng carbon-vacuum-liquid (CVL), carbon-vacuum-carbon (CVC) và liquid-vacuum-liquid (LVL). Sự phụ thuộc tuyến tính được phát hiện cho các giá trị A CVL, A CLC và A CLV như một hàm của A CVC, cho mỗi chất lỏng, cho phép các mối quan hệ dự đoán cho năng lượng Hamaker (trong bất kỳ cấu hình nào) sử dụng xác định thực nghiệm thành phần phân tán của sức căng bề mặt, $$ {\gamma}_{CV}^d $$ , và giá trị ước đo của khoảng cách cắt H 0 CVC của vật rắn.

Từ khóa

#carbon amorphous; năng lượng Hamaker; quang phổ mất năng lượng điện tử; phim carbon; tương tác Hamaker

Tài liệu tham khảo

citation_journal_title=Sov. Phys. JETP; citation_title=The theory of molecular attractive forces between solids; citation_author=EM Lifshitz; citation_volume=2; citation_publication_date=1956; citation_pages=73; citation_id=CR1 citation_journal_title=Adv. Phys.; citation_title=General theory of van der Waals’ forces; citation_author=IE Dyaloshinski, EM Lifshitz, LP Pitaevski; citation_volume=10; citation_publication_date=1961; citation_pages=165; citation_doi=10.1080/00018736100101281; citation_id=CR2 citation_title=Dispersion Forces; citation_publication_date=1976; citation_id=CR3; citation_author=J Mahanty; citation_author=BW Ninham; citation_publisher=Academic citation_title=Intermolecular and Surface Forces; citation_publication_date=1992; citation_id=CR4; citation_author=JN Israelachvili; citation_publisher=Academic citation_title=Interfacial Forces in Aqueous Media; citation_publication_date=1994; citation_id=CR5; citation_author=CJ Oss; citation_publisher=Marcel Dekker citation_journal_title=J. Colloid Interface Sci.; citation_title=Calculations of van der Waals forces in 2-dimensionnaly anisotropic materials and its application to carbon black; citation_author=RR Dagastine, DC Prieve, LR White; citation_volume=249; citation_publication_date=2002; citation_pages=78; citation_doi=10.1006/jcis.2002.8239; citation_id=CR6 citation_journal_title=J. Appl. Phys.; citation_title=Calculating van der Waals-London dispersion spectra and Hamaker coefficients of carbon nanotubes in water from ab initio optical properties; citation_author=RF Rajter, RH French, WY Ching, WC Carter, YM Chiang; citation_volume=101; citation_publication_date=2007; citation_pages=054303; citation_doi=10.1063/1.2709576; citation_id=CR7 citation_journal_title=Carbon; citation_title=A theoretical evaluation of the effect of water on the electronic properties of low density amorphous carbon nanoparticles; citation_author=RB Santos, F Brito Mota, R Rivelino; citation_volume=50; citation_publication_date=2012; citation_pages=2788; citation_doi=10.1016/j.carbon.2012.02.041; citation_id=CR8 citation_journal_title=Compos. Sci. Technol.; citation_title=Carbon nanotube–polymer interactions in nanocomposites: a review; citation_author=M Rahmat, P Hubert; citation_volume=72; citation_publication_date=2011; citation_pages=72; citation_doi=10.1016/j.compscitech.2011.10.002; citation_id=CR9 citation_journal_title=J. Appl. Phys.; citation_title=Effect of media overcoat on van der Waals interaction at the head-disk interface; citation_author=RR Dagastine, LR White, PM Jones, YT Hsia; citation_volume=97; citation_publication_date=2005; citation_pages=126106; citation_doi=10.1063/1.1941464; citation_id=CR10 citation_journal_title=Europhys. Lett.; citation_title=Poiseuille flow at a nanometer scale; citation_author=B Marchon, TE Karis; citation_volume=74; citation_publication_date=2006; citation_pages=294; citation_doi=10.1209/epl/i2005-10520-5; citation_id=CR11 citation_journal_title=Tribol. Lett.; citation_title=Dynamics in the bridged state of a magnetic recording slider; citation_author=TE Karis, XC Guo, JY Juang; citation_volume=30; citation_publication_date=2008; citation_pages=123; citation_doi=10.1007/s11249-008-9319-0; citation_id=CR12 citation_journal_title=Phys. Rev. B; citation_title=Dispersive force between dissimilar materials: Geometrical effects; citation_author=C Noguez, CE Roman-Velazquez; citation_volume=70; citation_publication_date=2004; citation_pages=195412; citation_doi=10.1103/PhysRevB.70.195412; citation_id=CR13 citation_journal_title=Phys. Rev. A; citation_title=Lifshitz formula by a spectral summation method; citation_author=VV Nesterenko, IG Pirozhenko; citation_volume=86; citation_publication_date=2012; citation_pages=052503; citation_doi=10.1103/PhysRevA.86.052503; citation_id=CR14 citation_journal_title=Phys. Rev. B; citation_title=Use of dielectric functions in the theory of dispersion forces; citation_author=JL Li, J Chun, NS Wingreen, R Car, IA Aksay, DA Saville; citation_volume=71; citation_publication_date=2005; citation_pages=235412; citation_doi=10.1103/PhysRevB.71.235412; citation_id=CR15 citation_journal_title=J. Colloid Interface Sci.; citation_title=Simplified predictions of Hamaker constants from Lifshitz theory; citation_author=DC Prieve, WB Russel; citation_volume=125; citation_publication_date=1988; citation_pages=1; citation_doi=10.1016/0021-9797(88)90048-3; citation_id=CR16 citation_journal_title=Adv. Colloid Interf. Sci.; citation_title=The calculation of Hamaker constants from Lifshitz theory with applications to wetting phenomena; citation_author=DB Hough, LR White; citation_volume=14; citation_publication_date=1980; citation_pages=3; citation_doi=10.1016/0001-8686(80)80006-6; citation_id=CR17 citation_journal_title=J. Colloid Interface Sci.; citation_title=Van der Waals interaction energy and disjoining pressure at small separation; citation_author=LR White; citation_volume=343; citation_publication_date=2010; citation_pages=338; citation_doi=10.1016/j.jcis.2009.11.002; citation_id=CR18 citation_journal_title=J. Phys. Chem. C; citation_title=Evaluation of the constant wavenumber cutoff parameter for modeling van der Waals energy; citation_author=N Shardt, S Bhattacharjee, JAW Elliott; citation_volume=118; citation_publication_date=2014; citation_pages=3539; citation_doi=10.1021/jp410199j; citation_id=CR19 citation_journal_title=Langmuir; citation_title=Van der Waals interaction, surface free energies, and contact angles: dispersive polymers and liquids; citation_author=CJ Drummond, DYC Chan; citation_volume=13; citation_publication_date=1997; citation_pages=3890; citation_doi=10.1021/la962131c; citation_id=CR20 citation_journal_title=Appl. Surf. Sci.; citation_title=Surface energy and hybridization studies of amorphous carbon surfaces; citation_author=A Zebda, H Sabbah, S Ababou-Girard, F Solal, C Godet; citation_volume=254; citation_publication_date=2008; citation_pages=4980; citation_doi=10.1016/j.apsusc.2008.01.147; citation_id=CR21 citation_journal_title=Appl. Surf. Sci.; citation_title=Bulk and surface plasmon excitations in amorphous carbon films measured by core-level loss spectroscopy; citation_author=C Godet, D David, H Sabbah, S Ababou-Girard, F Solal; citation_volume=255; citation_publication_date=2009; citation_pages=6598; citation_doi=10.1016/j.apsusc.2009.02.050; citation_id=CR22 citation_journal_title=Diam. Relat. Mater.; citation_title=Thermal grafting of organic monolayers on amorphous carbon and silicon (111) surfaces: a comparative study; citation_author=H Sabbah, S Ababou-Girard, A Zebda, D David, B Fabre, S Députier, A Perrin, M Guilloux-Viry, F Solal, C Godet; citation_volume=18; citation_publication_date=2009; citation_pages=1074; citation_doi=10.1016/j.diamond.2009.01.037; citation_id=CR23 citation_journal_title=Appl. Surf. Sci.; citation_title=Sensitivity of photoelectron energy loss spectroscopy to surface reconstruction of microcrystalline diamond films; citation_author=D David, MA Pinault-Thaury, D Ballutaud, C Godet; citation_volume=273; citation_publication_date=2013; citation_pages=607; citation_doi=10.1016/j.apsusc.2013.02.087; citation_id=CR24 citation_journal_title=Appl. Surf. Sci.; citation_title=Derivation of dielectric function and inelastic mean free path from photoelectron energy-loss spectra of amorphous carbon surfaces; citation_author=D David, C Godet; citation_volume=387; citation_publication_date=2016; citation_pages=1125; citation_doi=10.1016/j.apsusc.2016.06.044; citation_id=CR25 citation_journal_title=Mat. Sci. Eng. R; citation_title=Diamond-like amorphous carbon; citation_author=J Robertson; citation_volume=37; citation_publication_date=2002; citation_pages=129; citation_doi=10.1016/S0927-796X(02)00005-0; citation_id=CR26 citation_journal_title=J. Appl. Phys.; citation_title=Growth and composition of dual-plasma polymer-like amorphous carbon films; citation_author=C Godet, T Heitz, JE Bourée, B Drévillon, C Clerc; citation_volume=84; citation_publication_date=1998; citation_pages=3919; citation_doi=10.1063/1.368570; citation_id=CR27 citation_journal_title=J. Non-Cryst. Solids; citation_title=Covalent grafting of organic molecular chains on amorphous carbon surfaces; citation_author=S Ababou-Girard, F Solal, B Fabre, F Alibart, C Godet; citation_volume=352; citation_publication_date=2006; citation_pages=2011; citation_doi=10.1016/j.jnoncrysol.2005.10.040; citation_id=CR28 citation_title=Photoelectron Spectroscopy; citation_publication_date=1995; citation_id=CR29; citation_author=S Hufner; citation_publisher=Springer citation_journal_title=Phys. Rev. B; citation_title=Quantitative model of electron energy loss in XPS; citation_author=AC Simonsen, F Yubero, S Tougaard; citation_volume=56; citation_publication_date=1997; citation_pages=1612; citation_doi=10.1103/PhysRevB.56.1612; citation_id=CR30 citation_journal_title=J. Electron Spectrosc. Relat. Phen.; citation_title=On the energy dissipation process in incoherent electron scattering; citation_author=WSM Werner, P Schattschneider; citation_volume=143; citation_publication_date=2005; citation_pages=65; citation_doi=10.1016/j.elspec.2004.03.011; citation_id=CR31 citation_journal_title=Phys. Rev.; citation_title=Electron interaction in solids. Characteristic energy loss spectrum; citation_author=P Nozières, D Pines; citation_volume=113; citation_publication_date=1959; citation_pages=1254; citation_doi=10.1103/PhysRev.113.1254; citation_id=CR32 citation_journal_title=Appl. Phys. A Mater. Sci. Process.; citation_title=Optical properties of high-density amorphous carbon films grown by nanosecond and femtosecond pulsed laser ablation; citation_author=T Katsuno, C Godet, JC Orlianges, A-S Loir, F Garrelie, A Catherinot; citation_volume=81; citation_publication_date=2005; citation_pages=471; citation_doi=10.1007/s00339-005-3257-6; citation_id=CR33 citation_journal_title=Phys. Rev. B; citation_title=Finite-energy f -sum rules for valence electrons; citation_author=DY Smith, E Shiles; citation_volume=17; citation_publication_date=1978; citation_pages=4689; citation_doi=10.1103/PhysRevB.17.4689; citation_id=CR34 citation_journal_title=Phys. Rev. Lett.; citation_title=Universal deformation of soft substrates near a contact line and the direct measurement of solid surface stresses; citation_author=RW Style, R Boltyanskiy, Y Che, JS Wettlaufer, LA Wilen, ER Dufresne; citation_volume=110; citation_publication_date=2013; citation_pages=066103; citation_doi=10.1103/PhysRevLett.110.066103; citation_id=CR35 citation_journal_title=Chem. Rev.; citation_title=Interfacial Lifshitz-van der Waals and polar interactions in macroscopic systems; citation_author=CJ Oss, MK Chaudhury, RJ Good; citation_volume=88; citation_publication_date=1988; citation_pages=927; citation_doi=10.1021/cr00088a006; citation_id=CR36 citation_journal_title=Acc. Chem. Res.; citation_title=Noncovalent interactions; citation_author=PA Kollman; citation_volume=10; citation_publication_date=1977; citation_pages=365; citation_doi=10.1021/ar50118a003; citation_id=CR37 citation_journal_title=J. Colloid Interface Sci.; citation_title=Estimation of the surface tension of a solid: application to a liquid crystalline polymer; citation_author=NT Correia, JJ Moura Ramos, BJV Saramago, JCG Calado; citation_volume=189; citation_publication_date=1997; citation_pages=361; citation_doi=10.1006/jcis.1997.4857; citation_id=CR38 citation_journal_title=J. Colloid Interface Sci.; citation_title=The solid surface free energy calculation: I. In defense of the multicomponent approach; citation_author=C Della Volpe, D Maniglio, M Brugnara, S Siboni, M Morra; citation_volume=271; citation_publication_date=2004; citation_pages=434; citation_doi=10.1016/j.jcis.2003.09.049; citation_id=CR39 citation_journal_title=Langmuir; citation_title=Further reflections on the geometric mean combining rule for interfacial tension; citation_author=S Chevalier, MK Chaudhury; citation_volume=31; citation_publication_date=2015; citation_pages=11296; citation_doi=10.1021/acs.langmuir.5b03054; citation_id=CR40 citation_journal_title=J. Appl. Phys.; citation_title=Determination of contact angles: consistency between experiment and theory; citation_author=A Ghzaoui; citation_volume=86; citation_publication_date=1999; citation_pages=2920; citation_doi=10.1063/1.371143; citation_id=CR41 citation_journal_title=Solid State Ionics; citation_title=Full spectral calculation of non-retarded Hamaker constants for ceramic systems from interband transition strengths; citation_author=RH French, RM Cannon, LK DeNoyer, YM Chiang; citation_volume=75; citation_publication_date=1995; citation_pages=13; citation_doi=10.1016/0167-2738(94)00217-G; citation_id=CR42 citation_journal_title=Phys. Lett. A; citation_title=Electron energy-loss spectrometry of thin amorphous carbon films: accurate determination of the plasmon energy; citation_author=H Roth, K Lang, M Ebelshauser, D Lang, H Schmoranzer; citation_volume=235; citation_publication_date=1997; citation_pages=551; citation_doi=10.1016/S0375-9601(97)00658-0; citation_id=CR43 citation_journal_title=Phys. Rev. B; citation_title=Local-field effects and anisotropic plasmon dispersion in diamond; citation_author=S Waidmann, M Knupfer, B Arnold, J Fink, A Fleszar, W Hanke; citation_volume=61; citation_publication_date=2000; citation_pages=10149; citation_doi=10.1103/PhysRevB.61.10149; citation_id=CR44 citation_title=Handbook of Optical Constants of Solids; citation_publication_date=1985; citation_id=CR45; citation_publisher=Academic citation_journal_title=J. Am. Ceram. Soc.; citation_title=Optical properties of aluminum oxide: determined from vacuum ultraviolet and electron energy-loss spectroscopies; citation_author=RH French, H Müllejans, DJ Jones; citation_volume=81; citation_publication_date=1998; citation_pages=2549; citation_doi=10.1111/j.1151-2916.1998.tb02660.x; citation_id=CR46 citation_journal_title=J. Am. Ceram. Soc.; citation_title=Origins and applications of London dispersion forces and Hamaker constants in ceramics; citation_author=RH French; citation_volume=83; citation_publication_date=2000; citation_pages=2117; citation_doi=10.1111/j.1151-2916.2000.tb01527.x; citation_id=CR47 citation_journal_title=J. Appl. Phys.; citation_title=Electron energy-loss spectroscopy of mass-selected ion-beam-deposited diamondlike carbon; citation_author=J Kulik, Y Lifshitz, GD Lempert, JW Rabalais, D Marton; citation_volume=76; citation_publication_date=1994; citation_pages=5063; citation_doi=10.1063/1.357218; citation_id=CR48 citation_journal_title=J. Phys. D : Appl. Phys.; citation_title=Interband electronic structure of a near-∑11 grain boundary in α-alumina determined by spatially resolved valence electron energy-loss spectroscopy; citation_author=H Müllejans, RH French; citation_volume=29; citation_publication_date=1996; citation_pages=1751; citation_doi=10.1088/0022-3727/29/7/010; citation_id=CR49 citation_journal_title=Phys. Rev. B; citation_title=Investigation of hydrocarbon-plasma-generated carbon films by electron-energy-loss spectroscopy; citation_author=J Fink, T Müller-Heinzerling, J Pflüger, B Scheerer, B Dischler, P Koidl, A Bubenzer, RE Sah; citation_volume=30; citation_publication_date=1984; citation_pages=4713; citation_doi=10.1103/PhysRevB.30.4713; citation_id=CR50 citation_journal_title=J. Appl. Phys.; citation_title=Electronic structure studies of undoped and nitrogen-doped tetrahedral amorphous carbon using high-resolution electron energy-loss spectroscopy; citation_author=S Waidmann, M Knupfer, J Fink, B Kleinsorge, J Robertson; citation_volume=89; citation_publication_date=2001; citation_pages=3783; citation_doi=10.1063/1.1350999; citation_id=CR51 citation_journal_title=J. Appl. Phys.; citation_title=X-ray photoemission of polynuclear aromatic carbon; citation_author=TTP Cheung; citation_volume=55; citation_publication_date=1984; citation_pages=1388; citation_doi=10.1063/1.333229; citation_id=CR52