Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đặc điểm của quá trình trao đổi electron của các ion với các cụm nano kim loại
Tóm tắt
Bài báo trình bày kết quả của một nghiên cứu lý thuyết và tính toán về sự trao đổi electron của các ion với các cụm nano kim loại. Kính hiển vi quét tunneling và sự trao đổi electron trong sự tán xạ của các ion chậm được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu thực nghiệm về cấu trúc điện tử và tính phản ứng bề mặt của các cụm nano kim loại. Do độ phức tạp của các thí nghiệm trực tiếp, mô phỏng máy tính trở thành một công cụ quan trọng cho việc phân tích cấu trúc nano. Kết quả tính toán các giá trị riêng của hàm sóng electron mô tả chính xác phân bố không gian của mật độ electron trên bề mặt cụm nano được xác định bằng kính hiển vi quét tunneling. Năng lượng electron bên trong một cụm nano nhỏ là định lượng và phân bố không gian của mật độ electron là rời rạc. Việc định lượng năng lượng electron (cấu trúc điện tử rời rạc) có ảnh hưởng đáng kể đến các quá trình electron cộng hưởng, bao gồm cả việc trao đổi electron của các ion với các cụm nano và sự tunneling điện tử trong kính hiển vi quét tunneling. Vấn đề mô hình về sự tunneling electron từ một ion âm đến một cụm nano được sử dụng làm ví dụ để chứng minh rằng cấu trúc điện tử rời rạc thể hiện dưới dạng hiệu ứng kích thước lượng tử của việc trao đổi electron và sự phụ thuộc không đồng monoton của tính dẫn điện vi phân vào điện áp phân cực. Một lời giải thích định lượng cho việc quan sát thực nghiệm sự gia tăng bậc độ lớn (so với các mẫu khối) của xác suất trung hòa của các ion kim loại kiềm trên các cụm nano kim loại cũng được cung cấp.
Từ khóa
#Trao đổi electron #ion #cụm nano kim loại #mô phỏng máy tính #kính hiển vi quét tunneling #cấu trúc điện tử rời rạc.Tài liệu tham khảo
M. Valden, X. Lai, and D. W. Goodman, Science 281, 1647 (1998).
N. Nilius, T. M. Wallis, and W. Ho, Science 297, 1853 (2002).
J. Li, X. Li, H.-J. Zhai, and L.-S. Wang, Science 299, 864 (2003).
A. Cho, Science 299, 36 (2003).
R. J. Lad, Surf. Rev. Lett. 12, 109 (1995).
A. M. Azad, S. A. Akbar, and S. G. Mhaisalkar, Electrochem. Soc. 139, 3690 (1992).
U. Kirner et al., Sens. Actuators B 1, 103 (1990).
A. S. Ilin, M. I. Ikim, P. A. Forsh, et al., Sci. Rep. 7, 12204 (2017).
S. Vladimirova, V. Krivetskiy, M. Rumyantseva, et al., Sensors 17, 2216 (2017).
M. Haruta, N. Yamada, T. Kobayashi, and S. Iijima, J. Catal. 115, 301 (1989).
M. Haruta, Catal. Today 36, 153 (1997).
M. Haruta, Gold Bull. 37, 27 (2004).
G. J. Hutchings and M. Haruta, Appl. Catal. A 291, 2 (2005).
X. Lai, T. P. St. Clair, M. Valden, and D. W. Goodman, Prog. Surf. Sci. 59, 25 (1998).
X. Lai, T. P. St. Clair, and D. W. Goodman, Faraday Discuss. 114, 279 (1999).
K. Luo, T. P. St. Clair, X. Lai, and D. W. Goodman, J. Phys. Chem. B 104, 3050 (2000).
C. Salvo, P. Karmakar, and J. Yarmoff, Phys. Rev. B 98, 035437 (2018).
G. Hagenbach, Ph. Courty, and B. Delmon, J. Catal. 31, 264 (1973).
J. H. Block, H. J. Kreuzer, and L. C. Wang, Surf. Sci. 246, 125 (1991).
A.-Q. Wang, J.-H. Liu, S. D. Lin, et al., J. Catal. 233, 186 (2005).
V. R. Stamenkovic et al., Nat. Mater. 6, 241 (2007).
G. Binnig, H. Rohrer, C. Gerber, and E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 49, 57 (1982).
I. V. Yaminsky, Scanning Probe Microscopy of Biopolymers, Ed. by I. V. Yaminsky (Moscow, Nauchnyi Mir, 1997).
G. Binnig and H. Rohrer, Rev. Mod. Phys. 59, 615 (1987).
P. I. Arseev, V. N. Mantsevich, N. S. Maslova, and V. I. Panov, Phys.-Usp. 60, 1067 (2017).
I. Barke and H. Hovel, Phys. Rev. Lett. 90, 166801 (2003).
R. Narayanan and M. A. El-Sayed, J. Phys. Chem. B 107, 12416 (2003).
C. Fan, H. Wang, S. Sun, et al., Anal. Chem. 73, 2850 (2001).
R. Narayanan and M. A. El-Sayed, J. Am. Chem. Soc. 126, 7194 (2004).
X. Gan, T. Liu, J. Zhong, et al., J. BioChem. 5, 1686 (2004).
Yu. V. Martynenko, Radiat. Eff. Defects Solids 20, 211 (1973).
I. F. Urazgil’din, Phys. Rev. B 47, 4139 (1993).
A. Tolstogouzov, S. Daolio, and C. Pagura, Surf. Sci. 441, 213 (1999).
S. S. Elovikov, E. Yu. Zykova, A. S. Mosunov, et al., Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 66, 558 (2002).
L. D. Bogomolova, A. M. Borisov, V. A. Kurnaev, and E. S. Mashkova, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B 212, 164 (2003).
A. S. Mosunov, Y. A. Ryzhov, I. I. Shkarban, et al., Radiat. Eff. Defects Solids 162, 401 (2007).
N. V. Novikov and Y. A. Teplova, J. Phys.: Conf. Ser. 194, 082032 (2009).
I. S. Dmitriev, Y. A. Teplova, Y. A. Belkova, et al., At. Data Nucl. Data Tables 96, 85 (2010).
K. A. Tolpin, V. I. Bachurin, and V. E. Yurasova, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B 273, 76 (2012).
M. W. Ullah, A. Kuronen, F. Djurabekova, et al., Vacuum 105, 88 (2014).
A. A. Shemukhin, A. V. Nazarov, Yu. V. Balakshin, and V. S. Chernysh, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B 354, 274 (2015).
N. N. Andrianova, A. M. Borisov, E. S. Mashkova, and V. I. Shulga, J. Clin. Invest. 10, 412 (2016).
L. Gao, Y. Zhu, Y. Shi, et al., Phys. Rev. A 96, 052705 (2017).
P. Y. Babenko, D. S. Meluzova, A. P. Shergin, and A. N. Zinoviev, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B 406, 460 (2017).
H. J. Lüdde, M. Horbatsch, and T. Kirchner, Eur. Phys. J. B 91, 99 (2018).
N. V. Mamedov, D. N. Sinelnikov, V. A. Kurnaev, et al., Vacuum 148, 248 (2018).
A. N. Zinoviev, P. Y. Babenko, D. S. Meluzova, and A. P. Shergin, JETP Lett. 108, 633 (2018).
J. Shen, J. Jia, K. Bobrov, et al., Gold Bull. 46, 343 (2013).
P. I. Arseev, V. N. Mantsevich, N. S. Maslova, and V. I. Panov, Phys.-Usp. 60, 1067 (2017).
A. P. Jauho, N. S. Wingreen, and Y. Meir, Phys. Rev. B 50, 5528 (1994).
V. N. Mantsevich and N. S. Maslova, Solid State Commun. 150, 2072 (2010).
V. N. Mantsevich and N. S. Maslova, JETP Lett. 91, 139 (2010).
S. Datta, Quantum Transport: Atom to Transistor (Cambridge Univ. Press, 2005).
S. Datta, Electronic Transport in Mesoscopic Systems (Cambridge Univ. Press, 1995).
V. V. Kuznetsov, A. K. Savchenko, D. R. Mace, E. H. Linfield, and D. A. Ritchie, Phys. Rev. B 56, R15533 (1997).
S. G. Tikhodeev and H. Ueba, Phys. Rev. Lett. 102, 246101 (2009).
E. Gull, A. J. Millis, A. I. Lichtenstein, A. N. Rubtsov, M. Troyer, and P. Werner, Rev. Mod. Phys. 83, 349 (2011).
E. Y. Usman, I. F. Urazgil’din, A. G. Borisov, and J. P. Gauyacq, Phys. Rev. B 64, 205405 (2001).
I. K. Gainullin, E. Yu. Usman, Y. W. Song, and I. F. Urazgil’din, Vacuum 72, 263 (2003).
E. R. Amanbaev, I. K. Gainullin, E. Yu. Zykova, and I. F. Urazgildin, Thin Solid Films 519, 4737 (2011).
D. K. Shestakov, I. K. Gainullin, and I. F. Urazgil’din, J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 3, 33 (2009).
D. K. Shestakov, T. Yu. Polivnikova, I. K. Gainullin, and I. F. Urazgildin, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B 267, 2596 (2009).
E. R. Amanbaev, D. K. Shestakov, and I. K. Gainullin, J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 3, 865 (2009).
J. Shaw, Y. Zhang, D. Doerr, H. Chakraborty, and D. Monismith, Phys. Rev. A 98, 052705 (2018).
U. Thumm, P. Kürpick, and U. Wille, Phys. Rev. B 61, 3067 (2000).
I. K. Gainullin, E. Yu. Usman, and I. F. Urazgildin, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B 232, 22 (2005).
I. K. Gainullin and I. F. Urazgildin, Phys. Rev. B 74, 205403 (2006).
A. A. Magunov, D. K. Shestakov, I. K. Gainullin, and I. F. Urazgildin, J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2, 764 (2008).
J. Los and J. J. C. Geerlings, Phys. Rep. 190, 133 (1990).
H. Winter, Phys. Rep. 367, 387 (2002).
J. S. Cohen and G. Fiorentini, Phys. Rev. A 33, 1590 (1986).
P. W. Anderson, Phys. Rev. 124, 41 (1961).
E. Lieb and D. Mattis, Phys. Rev. 125, 164 (1962).
J. R. Schrieffer and D. C. Mattis, Phys. Rev. 140, A1412 (1965).
D. E. Logan, M. P. Eastwood, and M. A. Tusch, J. Phys.: Condens. Matter 10, 2673 (1998).
V. N. Mantsevich and N. S. Maslova, Solid State Commun. 147, 278 (2008).
V. N. Mantsevich, N. S. Maslova, A. I. Oreshkin, S. I. Oreshkin, D. A. Muzychenko, S. V. Savinov, and V. I. Panov, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 73, 886 (2009).
V. A. Ermoshin and A. K. Kazansky, Phys. Lett. A 218, 99 (1996).
P. J. Jennings, R. O. Jones, and M. Weinert, Phys. Rev. B 37, 6113 (1988).
E. V. Chulkov, V. M. Silkin, and P. M. Echenique, Surf. Sci. 437, 330 (1999).
J. N. Bardsley, Case Stud. At. Phys. 4, 299 (1974).
I. K. Gainullin and M. A. Sonkin, Phys. Rev. A 92, 022710 (2015).
I. K. Gainullin, Phys. Rev. A 95, 052705 (2017).
L. Guillemot and V. A. Esaulov, Phys. Rev. Lett. 82, 4552 (1999).
M. Maazouz, A. G. Borisov, V. A. Esaulov, J. P. Gauyacq, L. Guillemot, S. Lacombe, and D. Teillet-Billy, Phys. Rev. B 55, 13869 (1997).
A. G. Borisov, D. Teillet-Billy, and J. P. Gauyacq, Phys. Rev. Lett. 68, 2842 (1992).
A. G. Borisov, D. Teillet-Billy, J. P. Gauyacq, H. Winter, and G. Dierkes, Phys. Rev. B 54, 17166 (1996).
H. Chakraborty, T. Niederhausen, and U. Thumm, Phys. Rev. A 69, 052901 (2004).
H. Chakraborty, T. Niederhausen, and U. Thumm, Phys. Rev. A 70, 052903 (2004).
H. H. Brongersma, M. Draxler, M. de Ridder, and P. Bauer, Surf. Sci. 62, 63 (2007).
I. K. Gainullin, Surf. Sci. 677, 324 (2018).
I. K. Gainullin, Surf. Sci. 681, 158 (2019).
I. K. Gainullin and M. A. Sonkin, Comput. Phys. Commun. 188, 68 (2015).
I. K. Gainullin, Comput. Phys. Commun. 210, 72 (2017).
V. Lindberg and B. Helling, J. Phys.: Condens. Matter 17, S1075 (2005).
A. S. Smirnov, N. N. Negulyaev, L. Niebergall, W. Hergert, A. M. Saletsky, and V. S. Stepanyuk, Phys. Rev. B 78, 041405(R) (2008).
O. O. Brovko, W. Hergert, and V. S. Stepanyuk, Phys. Rev. B 79, 205426 (2009).
M. Muller, N. Neel, S. Crampin, and J. Kroger, Phys. Rev. Lett. 117, 136803 (2016).
J. Li, W.-D. Schneider, S. Crampin, and R. Berndt, Surf. Sci. 422, 95 (1999).
H. Hovel and I. Barke, New J. Phys. 5, 31 (2003).
G. Rodary, D. Sander, H. Liu, H. Zhao, L. Niebergall, V. S. Stepanyuk, P. Bruno, and J. Kirschner, Phys. Rev. B 75, 233412 (2007).
A. Delga, J. Lagoute, V. Repain, C. Chacon, Y. Girard, M. Marathe, S. Narasimhan, and S. Rousset, Phys. Rev. B. 84, 035416 (2011).
G. F. Liu, Z. Sroubek, and J. A. Yarmoff, Phys. Rev. Lett. 92, 216801 (2004).
J. Shen, J. Jia, K. Bobrov, L. Guillemot, and V. A. Esaulov, J. Phys. Chem. C 119, 15168 (2015).