Используя эксперименты по нейтронной спектроскопии, проведенные в Институте Лауэ-Ланжевена (ILL), а также передовые теоретические модели и компьютерное моделирование, команда во главе с Антоном Тамтёглом из Грацского технического университета раскрыла уникальное движение молекул трифенилфосфина (PPh3) на графитовых поверхностях, напоминающее наноскопический лунный посадочный модуль. Это движение, похожее на лунный посадочный модуль, по-видимому, облегчается их уникальной геометрией и трехточечным связыванием с поверхностью.
На протяжении многих лет ученых интересовало, как молекулы движутся по поверхностям. Этот процесс имеет решающее значение для многочисленных приложений, включая катализ и производство наноразмерных устройств.
Молекулы трифенилфосфина демонстрируют замечательную форму движения, вращаясь и перемещаясь способами, которые бросают вызов предыдущим представлениям. Трифенилфосфин является важной молекулой для синтеза органических соединений и наночастиц с многочисленными промышленными применениями. Молекула обладает своеобразной геометрией: PPh3 имеет пирамидальную форму с пропеллерным расположением трех циклических групп атомов.
Нейтроны предлагают уникальные возможности для изучения структуры и динамики материалов. В типичном эксперименте нейтроны, рассеянные образцом, измеряются как функция изменения их направления и энергии. Благодаря своей низкой энергии нейтроны являются отличным зондом для изучения низкоэнергетических возбуждений, таких как молекулярные вращения и диффузия.
Исследование показывает, что молекулы PPh3 взаимодействуют с графитовой поверхностью таким образом, что позволяет им двигаться с удивительно низкими энергетическими барьерами. Движение характеризуется вращениями и трансляциями (прыжковыми движениями) молекул. В то время как вращения и внутримолекулярное движение доминируют до температуры около 300 К, молекулы следуют дополнительному трансляционному прыжковому движению по поверхности при температуре от 350 до 500 К.
Понимание детальных механизмов молекулярного движения в наномасштабе открывает новые возможности для создания передовых материалов с заданными свойствами. Помимо фундаментального интереса, движение PPh3 и родственных соединений на графитовых поверхностях имеет большое значение для приложений.
Использование передовых методов нейтронной спектроскопии и компьютерного моделирования позволило исследователям раскрыть уникальное движение молекул трифенилфосфина на графитовых поверхностях. Это открытие углубляет наше понимание динамики поверхности и открывает новые горизонты для материаловедения и нанотехнологий. Понимание детальных механизмов молекулярного движения в наномасштабе имеет решающее значение для разработки передовых материалов с заданными свойствами и многочисленных промышленных приложений.
Источник:
DOI: 10.1038/s42004-024-01158-7
-------------------------------------
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте лайк или напишите комментарий, а также подписывайтесь на наши страницы на других площадках, в том числе на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!
