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表面における 分子散乱 適応係数 付着確率と凝縮係数 理想表面と実用表面 吸着平衡 昇温脱離スペクトル. 1.固体表面と気体分子. http://www.oflab.iis.u-tokyo.ac.jp/. ( Lahaye, Thesis). 表面の適応係数を利用した真空排気 Accommodation pump. J.P.Hobson: Review of pumping by thermal molecular pressures, J. Vacuum Science and Technology A18, 1758(2000).
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表面における分子散乱 適応係数 付着確率と凝縮係数 理想表面と実用表面 吸着平衡 昇温脱離スペクトル 1.固体表面と気体分子 http://www.oflab.iis.u-tokyo.ac.jp/ (Lahaye, Thesis)
表面の適応係数を利用した真空排気Accommodation pump J.P.Hobson: Review of pumping by thermal molecular pressures, J. Vacuum Science and Technology A18, 1758(2000). 熱遷移:thermal transpiration 粘性流領域 自由分子流領域
長い配管を介して接続している場合 rough smooth 0.05N HCl 100℃x100h
分子間相互作用 相互作用ポテンシャル r 分子と固体表面の相互作用 原子価相互作用 (価電子交換、共有) 永久電気双極子・四極子相互作用 誘起電気双極子・四極子 分散力(ファンデルワールス相互作用)
アルゴン原子間相互作用 水素原子間相互作用 二体間相互作用 原子価相互作用 分散力相互作用 電子交換による共有結合 化学結合 原子のまわりの電荷の揺らぎ による隣接原子の分極 反結合性軌道 結合性軌道
z r +q + d 双極子モーメント 分子の電気双極子・四極子モーメント ー -q D:デバイ d=0.1nm q=1.6 x 10-19 c (4.8x10-10 esu) 4.8D 四極子モーメント N2分子 表面における理論Ⅱ(丸善、1995)、p4.
分子の双極子・四極子モーメント Kr/Cu(111) 1 esu =1018D
レナード・ジョーンズ ポテンシャル (Lennard-Jones) 斥力項 0 引力項
分子と表面の相互作用 固体全体との二体間相互作用 表面1層のみとの二体間相互作用
気体分子と表面の相互作用ポテンシャルの測定気体分子と表面の相互作用ポテンシャルの測定 • 分子線散乱 selective adsorption bound-state resonance • カロリメトリー 吸着熱 • 昇温脱離スペクトル 脱離の活性化エネルギー
分子線散乱と表面ポテンシャル Hoinkes:Physical interaction potential of gas atoms with single crystal surfaces determined from gas surface diffraction experiment, Rev. Mod. Phys. 52, 933(1980). 入射分子の波動関数 Diffracted beam Closed-channel Bound-state channel σgs: zero cross σss: lattice const.
回折データの測定 γ回転 θi回転 Ei変化
Fig.6. H/NaCl(001) Fig.7. D/NaCl(001)
物理吸着と化学吸着 Physical adsorption: physisorption Chemical adsorption: chemisorption
物理吸着の吸着ポテンシャル(理論計算) He Zaremba and Kohn: Phys.Rev. B15, 1769(1977), B13, 2270(1975).
物理吸着希ガス分子の吸着 Da Silva: Phys.Rev.B72(2005)075424.
切断 結合 解離エネルギー 化学吸着(酸素分子の解離吸着の模式図) 吸着の活性化エネルギー 吸着エネルギー(物理吸着) 物理吸着状態 吸着エネルギー(化学吸着) 化学吸着状態 脱離の活性化エネルギー Surfaces (Oxford Chemistry Primers, 1998)
反結合性 反結合性 結合性 d-バンド 結合性 s-バンド 逆供与 (back donation) 金属表面 吸着分子 孤立分子 化学吸着の電子論 表面の反応性
付着確率と凝縮係数 付着確率:sticking probability 表面の吸着位置(化学吸着)に 捕捉される確率 凝縮係数:condensation coefficient 表面で物理吸着する確率 多層膜に吸着する過程を含む
凝縮係数 (超高真空の物理)