在显微镜下单个原子的电负性审查

一个方法来衡量单个原子的电负性在一个表面上可以用来研究异构催化剂的结构和反应性变化。

1932年,莱纳斯鲍林电负性定义为一个原子吸引电子的能力本身。然后他电负性计算基于键能以气态分子。化学教科书通常有表的鲍林电负性值,铯是最小的电负性和氟。

今天,科学家可以测量键能从单个原子使用原子力显微镜(AFM)。在这种技术中,一个微小的悬臂梁反弹小费,磨到一个原子,原子在表面附近。然后显微镜将提示从表面移动原子内外债券之间的长度。两个原子之间的力量改变随着它们之间的距离,而这些变化的力量改变振动通过悬臂旅行。通过测量悬臂振动的频移,研究者可以判断出这个提示和表面之间的键能。

乔小野田东京大学,和他的同事们想知道AFM测量不同原子之间的键能揭示分化由于电负性差异。为了测试这一想法,研究人员嵌入式在硅表面氧原子和使用AFM测量表面氧原子之间的键能和一个硅原子显微镜的尖端。从每个提示占自然变化,他们反复多次测量,每次使用不同的技巧。

研究人员还重复的AFM测量硅表面含有铝原子,比硅更少的电负性,以及表面含有锡或锗原子,有相同的电负性硅。

硅原子的键能测量和引入的原子表面上符合方程来源于鲍林的方程一个极性共价键的键能。一项在这个方程反映了电负性的差异产生的离子能量原子和原子之间的表面上。比较这些值,常见的电负性测量,研究者相关测量离子能量与鲍林电负性值,利用造型来确认鲍林的硅值接近电负性。他们发现,电负性与AFM测量密切匹配鲍林的价值观。

分子的影响

尽管小野田和他的同事测量了单个原子的电负性,电负性通常被认为是一个属性的一个分子。给定原子周围的元素环境可以影响其测量电负性。看看这个AFM的方法可以检测环境对电负性影响,研究者合成表面硅原子绑定到两个氧原子。测量了硅的电负性二氧化硅大于纯硅的原子,由计算机模拟显示更大的电子密度在二氧化硅相比,纯硅硅原子。

小野田认为,这种技术可以用来研究过渡金属氧化物催化剂的表面,这是已知各种活跃的网站。电负性测量可能有助于地图在表面反应,他说。

的电负性从来都不是一件容易的事情来衡量与任何技术,”说汉斯·Schniepp威廉和玛丽学院的,我们。他喜欢,这种方法适用于单个原子的尺度,因为原则适用于原子的集合并不总是应用在原子水平。