Elementy teorii powierzchni metali

Podobne dokumenty
Elementy teorii powierzchni metali

MATERIA. = m i liczby całkowite. ciała stałe. - kryształy - ciała bezpostaciowe (amorficzne) - ciecze KRYSZTAŁY. Periodyczność

STRUKTURA KRYSTALICZNA

BUDOWA KRYSTALICZNA CIAŁ STAŁYCH. Stopień uporządkowania struktury wewnętrznej ciał stałych decyduje o ich podziale

S 2, C 2h,D 2h,D 3d,D 4h, D 6h, O h

Wykład 5. Komórka elementarna. Sieci Bravais go

Fizyka Ciała Stałego

Położenia, kierunki, płaszczyzny

STRUKTURA CIAŁA STAŁEGO

Układ regularny. Układ regularny. Możliwe elementy symetrii: Możliwe elementy symetrii: 3 osie 3- krotne. m płaszczyzny przekątne.

STRUKTURA MATERIAŁÓW

Rozwiązanie: Zadanie 2

Sieć przestrzenna. c r. b r. a r. komórka elementarna. r r

STRUKTURA IDEALNYCH KRYSZTAŁÓW

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Struktura krystaliczna. Struktura krystaliczna

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej. Mateusz Goryca

Aby opisać strukturę krystaliczną, konieczne jest określenie jej części składowych: sieci przestrzennej oraz bazy atomowej.

Budowa ciał stałych. sieć krystaliczna układy krystalograficzne sieć realna defekty wiązania w ciałach stałych

Uniwersytet Śląski Instytut Chemii Zakład Krystalografii. Laboratorium z Krystalografii. 2 godz. Komórki Bravais go

MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, sem. I. dr inż. Hanna Smoleńska

STRUKTURA KRYSZTAŁÓW

Fizyka Ciała Stałego. Struktura krystaliczna. Struktura amorficzna

Fizyka Ciała Stałego. Struktura krystaliczna. Struktura amorficzna

Arkusze zadań do ćwiczeń z podstaw fizyki ciała stałego Marek Izdebski

Wstęp. Krystalografia geometryczna

Zastosowanie teorii grup. Grupy symetrii w fizyce i chemii.

Grupy przestrzenne i ich symbolika

Układy krystalograficzne

Wykład II Sieć krystaliczna

Opracowanie: mgr inż. Antoni Konitz, dr hab inż. Jarosław Chojnacki Politechnika Gdańska, Gdańsk 2007, 2016

ROZDZIAŁ I. Symetria budowy kryształów

STRUKTURA MATERIAŁÓW. Opracowanie: Dr hab.inż. Joanna Hucińska

Wykład 4: Struktura krystaliczna

Podstawy krystalochemii pierwiastki

Wiązania chemiczne. Związek klasyfikacji ciał krystalicznych z charakterem wiązań atomowych. 5 typów wiązań

3. Operacje symetrii, macierze operacji symetrii. Grupy punktowe. Przypisywanie grupy punktowej dla zadanych obiektów

Ciała stałe. Ciała krystaliczne. Ciała amorficzne. Bardzo często mamy do czynienia z ciałami polikrystalicznymi, rzadko monokryształami.

= a (a c-c )x(3) 1/2. Grafit i nanorurki węglowe Grafen sieć rombowa (heksagonalna) z bazą dwuatomową

Fizyka powierzchni. Dr Piotr Sitarek. Katedra Fizyki Doświadczalnej, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska

Wykład 1. Symetria Budowy Kryształów

Rodzina i pas płaszczyzn sieciowych

STRUKTURA CIAŁA STAŁEGO. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Struktura energetyczna ciał stałych. Fizyka II, lato

Krystalografia i krystalochemia Wykład 15 Repetytorium

Szkła. Forma i odlewy ze szkła kwarcowego wykonane w starożytnym Egipcie (około roku 2500 p.n.e.)

Struktura energetyczna ciał stałych. Fizyka II dla EiT oraz E, lato

Właściwości kryształów

Laboratorium z Krystalografii. 2 godz.

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Fonony. Fonony

Podstawowe pojęcia opisujące sieć przestrzenną

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: JFT s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Dyslokacje w kryształach. ach. Keshra Sangwal Zakład Fizyki Stosowanej, Instytut Fizyki Politechnika Lubelska

Krystalografia. Typowe struktury pierwiastków i związków chemicznych

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Wiązania chemiczne w ciałach stałych. Wiązania chemiczne w ciałach stałych

Dyslokacje w kryształach. ach. Keshra Sangwal, Politechnika Lubelska. Literatura

Powierzchnie cienkie warstwy nanostruktury. Józef Korecki, C1, II p., pok. 207

Nauka o Materiałach Wykład II Monokryształy Jerzy Lis

Repeta z wykładu nr 3. Detekcja światła. Struktura krystaliczna. Plan na dzisiaj

Model elektronów swobodnych w metalu

INŻYNIERIA NOWYCH MATERIAŁÓW

KRYSTALOGRAFIA Crystallography. Poziom przedmiotu Studia I stopnia Liczba godzin/tydzień 2W, 1Ćw PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

KRYSTALOGRAFIA Studia pierwszego stopnia, stacjonarne II rok

NOWA STRONA INTERNETOWA PRZEDMIOTU:

Tradycyjny podział stanów skupienia: fazy skondensowane

Stany skupienia materii

Elementy teorii powierzchni metali

Wykład 5 Otwarte i wtórne operacje symetrii

FIZYKA POWIERZCHNI I NANOSTRUKTURY. Wykład odbędzie się w II semstrze 2005/2006

Materiałoznawstwo optyczne. KRYSZTAŁY Y cz. 2

1. Elementy (abstrakcyjnej) teorii grup

Projekt współfinansowany z Europejskiego Funduszu Społecznego i BudŜetu Państwa. Krystalografia. Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych

Krystalografia. Analiza wyników rentgenowskiej analizy strukturalnej i sposób ich prezentacji

Zadania treningowe na kolokwium

Struktura energetyczna ciał stałych

Struktura kryształów. Kittel, rozdz. 1 (Uwaga błędna terminologia!) Ashcroft, Mermin, rozdz.

Kombinacje elementów symetrii. Klasy symetrii.

WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE

STRUKTURA STOPÓW CHARAKTERYSTYKA FAZ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Elementy symetrii makroskopowej.

Laboratorium inżynierii materiałowej LIM

Natęż. ężenie refleksu dyfrakcyjnego

Krystalochemia białek 2016/2017

Chemia nieorganiczna. Copyright 2000 by Harcourt, Inc. All rights reserved.

Metody badań monokryształów metoda Lauego

Symetria w fizyce materii

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA w elektronice

Promieniowanie rentgenowskie. Podstawowe pojęcia krystalograficzne

Chemia nieorganiczna. Pierwiastki. niemetale Be. 27 Co. 28 Ni. 26 Fe. 29 Cu. 45 Rh. 44 Ru. 47 Ag. 46 Pd. 78 Pt. 76 Os.

Prof. nzw. dr hab. Jarosław Mizera & dr inż. Joanna Zdunek

Konwersatorium 1. Zagadnienia na konwersatorium

Krystalografia. Dyfrakcja

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE

Temat 3. Nauka o materiałach. Budowa metali i stopów

Defekty. Defekty strukturalne. Kryształ idealny nie istnieje

DEFEKTY STRUKTURY KRYSTALICZNEJ

Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 1 Wydział

Dr inż. Zbigniew Szklarski

Materiały Reaktorowe. - wiązanie chemiczne. - budowa ciał stałych - struktura pasmowa

Transkrypt:

Prof. dr hab. Adam Kiejna Elementy teorii powierzchni metali Wykład dla studentów fizyki Rok akademicki 2017/18 (30 godz.) Wykład 1

Plan wykładu Struktura periodyczna kryształów, sieć odwrotna Struktura atomowa powierzchni metali Termodynamika powierzchni kryształów Wiązania krystaliczne, wiązanie metaliczne Gaz elektronowy przy powierzchni metalu Oddziałujący gaz elektronowy, energia wymiany i korelacji Samouzgodniony model półnieskończonego metalu Elektronowa paraca wyjścia, energia powierzchniowa, równowagowy kształt Stabilność metalu Wpływ dyskretnego potencjału sieci, pseudopotencjały Kwantowy efekt rozmiarowy Adsorpcja atomów metali alkalicznych Adhezja uniwersalne krzywe energii wiązania 2

Literatura A. Kiejna, K.F. Wojciechowski, Metal Surface Electron Physics, Pergamon Press, Oxford, 1996. A. Zangwill, Physics at surfaces, Cambridge University Press, 1988. K.F. Wojciechowski, Elementy fizyki elektronowej metali prostych, Wyd.UWr, Wrocław, 1993. Prezentacje wykładów na stronie: www.ifd.uni.wroc.pl/~kiejna

M.A. van Hove, Surf. Sci. 603 (2009) 1301

Sieć krystaliczna Wektor translacji sieci R n = n 1 a 1 + n 2 a 2 + n 3 a 3, a 1, a 2, a 3 - prymitywne wektory translacji n i dowolna liczba całkowita Zbiór punktów określonych przez wektor translacji definiuje sieć Bravais ego. Sieć jest tworem matematycznym i jest w zupełności określona przez zadanie podstawowych (prymitywnych) wektorów translacji. Prymitywne wektory translacji tworzą komórkę prymitywną sieci. 5

Struktura krystaliczna Z każdym punktem sieci możemy związać bazę Sieć + baza = struktura R n,s = R n + X s s liczba atomów bazy Określenie struktury kryształu wymaga: Określenia typu sieci Wyboru prymitywnych wektorów translacji Określenia bazy 7

Podstawowe typy sieci Sieć może być przekształcona w samą siebie dzięki translacjom oraz innym operacjom symetrii (symetriom punktowym). Symetrie punktowe (grupa symetrii): odbicia, obroty, inwersja. W kryształach możliwe są tylko 1, 2, 3, 4, i 6 -krotne osie obrotu! Translacje + symetrie punktowe = grupa przestrzenna kryształu 8

14 typów sieci trójwymiarowych Bravais ego Liczba sieci Regularny 3 Tetragonalny 2 Rombowy 4 Trygonalny 1 Heksagonalny 1 Jednoskośny 2 Trójskośny 1 9

Podstawowe struktury sieci kryształów metali 10

Większość metali krystalizuje w jednej z trzech gęsto upakowanych struktur sieci fcc bcc hcp

Objętość komórki elementarnej, V = a 3 Prymitywna bcc, Ω = a 3 /2 Prymitywna fcc, Ω = a 3 /4

Objętość komórki elementarnej, V = a 2 c 3/2 Objętość komórki prymitywnej, Ω = a 2 c 3/4

Gęstość upakowania atomów = objętość zajmowana przez twarde kule objętość komórki fcc (A 1 ) bcc (A 2 ) hcp (A 3 ) 14

Sieć heksagonalna gęstego upakowania (hcp) Baza dwuatomowa: (0,0,0); (a/3,a/3,c/2) Stosunek c/a Idealny 1,633 Be 1,581 Mg 1,623 Ti 1,586 Zn 1,861 Cd 1,886 Gd 1,592 Gęstość upakowania 0,74 c = a 8/3 15

Rozmiar atomów w strukturach metali Promień atomu = połowa odległości pomiędzy stykającymi się kulami wzdłuż kierunku gęstego upakowania atomów Żelazo bcc, a = 2,8664 Å bcc r bcc = 1,242 Å fcc, a = 3,6468 Å fcc r fcc = 1,289 Å Promień atomu żelaza fcc jest ok. 4% większy od promienia żelaza bcc 16

Liczba koordynacyjna Liczba najbliższych sąsiadów atomu w danym typie sieci charkteryzuje tę sieć i nazywa się liczbą koordynacyjną. Promień atomowy w strukturach o wyższej liczbie koordynacyjnej jest większy niż w strukturach o niższej koordynacji (np. por. Fe). Odległość i liczba, bliższych i dalszych sąsiadów maja znaczenie przy rozpatrywaniu oddziaływań atomów we wnętrzu metalu i na powierzchni.

Liczba koordynacyjna Odległość i liczba, bliższych i dalszych sąsiadów mają znaczenie przy rozpatrywaniu oddziaływań atomów we wnętrzu metalu i na powierzchni.

Miejsca międzywęzłowe Są to puste miejsca pomiędzy atomami w komórce elementarnej W strukturach sieci fcc, bcc i hcp mamy dwa rodzaje miejsc międzywęzłowych o koordynacji oktaedrycznej i koordynacji tetraedrycznej. Miejsca międzywęzłowe o koordynacji oktaedrycznej i tetraedrycznej fcc

Struktura sieci fcc Miejsca międzywęzłowe

Miejsca międzywęzłowe Struktura sieci bcc Struktura sieci hcp

Miejsca międzywęzłowe W strukturach sieci fcc, bcc i hcp mamy dwa rodzaje miejsc między- węzłowych o koordynacji oktaedrycznej i koordynacji tetraedrycznej.

Wskaźniki Millera Umieść początek układu na jednej z płaszczyzn Znajdź przecięcia na osiach jako krotności stałych sieci a 1, a 2, a 3 : Płaszczyzna (623) 1, 1 1, 3 1 2 6 6 2 6 3 6 (6 2 3) Odwrotność tych liczb sprowadź do najmniejszego wspólnego mianownika Liczniki ułamków stanowią wskaźniki Millera (hkl) tej płaszczyzny.

Wskaźniki Millera Oznaczenia: (110) płaszczyzna; {110} zbiór płaszczyzn; [110] kierunek do (110) 24

25

26

27

Odległość płaszczyzn sieciowych 28

Odległość płaszczyzn sieciowych 29