Name: probing the structure and dynamics of interfacial water with scanning tunneling microscopy and spectroscopy
Uploaded: 2018-05-27T13:00:00
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यह काम अनुदान सं ११६३४००१, 11290162/A040106 के तहत चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन ग्रांट no. 2016YFA0300901 2016YFA0300903 और 2017YFA0205003 के तहत राष्ट्रीय कुंजी अनुसंधान एवं विकास कार्यक्रम द्वारा वित्त पोषित है । Y.J. प्रतिष्ठित युवा विद्वानों और Cheung कांग युवा विद्वान कार्यक्रम के लिए राष्ट्रीय विज्ञान कोष द्वारा समर्थन स्वीकार करता है । जे. जी. नवीन प्रतिभाओं के लिए राष्ट्रीय Postdoctoral कार्यक्रम से समर्थन स्वीकार करते हैं.

नोट: प्रयोग पानी के अणुओं पर adsorbed पर प्रदर्शन कर रहे है Au समर्थित NaCl (001) फिल्म (चित्रा 1ए) 5 कश्मीर में एक ultrahigh-निर्वात (UHV) क्रायोजेनिक STM के साथ Nanonis इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रक के साथ सुसज्जित ।
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	<li>Thiel, P. A., Madey, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+interaction+of+water+with+solid+surfaces:+Fundamental+aspects.">The interaction of water with solid surfaces: Fundamental aspects.</a> Surf. Sci. Rep. 7 (6-8), 211-385 (1987).</li><li>Henderson, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+interaction+of+water+with+solid+surfaces:+fundamental+aspects+revisited.">The interaction of water with solid surfaces: fundamental aspects revisited.</a> Surf. Sci. Rep. 46 (1-8), 1-308 (2002).</li><li>Hodgson, A., Haq, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+adsorption+and+the+wetting+of+metal+surfaces.">Water adsorption and the wetting of metal surfaces.</a> Surf. Sci. Rep. 64 (9), 381-451 (2009).</li><li>Brougham, D. F., Caciuffo, R., Horsewill, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coordinated+proton+tunnelling+in+a+cyclic+network+of+four+hydrogen+bonds+in+the+solid+state.">Coordinated proton tunnelling in a cyclic network of four hydrogen bonds in the solid state.</a> Nature. 397 (6716), 241-243 (1999).</li><li>Andreani, C., Colognesi, D., Mayers, J., Reiter, G. F., Senesi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+momentum+distribution+of+light+atoms+and+molecules+in+condensed+matter+systems+using+inelastic+neutron+scattering.">Measurement of momentum distribution of light atoms and molecules in condensed matter systems using inelastic neutron scattering.</a> Adv. Phys. 54 (5), 377-469 (2005).</li><li>Shen, Y. R., Ostroverkhov, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sum-frequency+vibrational+spectroscopy+on+water+interfaces:+Polar+orientation+of+water+molecules+at+interfaces.">Sum-frequency vibrational spectroscopy on water interfaces: Polar orientation of water molecules at interfaces.</a> Chem. Rev. 106 (4), 1140-1154 (2006).</li><li>Soper, A. K., Benmore, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+differences+between+heavy+and+light+water.">Quantum differences between heavy and light water.</a> Phys. Rev. Lett. 101 (6), 065502 (2008).</li><li>Kimmel, G. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polarization-+and+azimuth-resolved+infrared+spectroscopy+of+water+on+TiO2(110):+Anisotropy+and+the+hydrogen-bonding+network.">Polarization- and azimuth-resolved infrared spectroscopy of water on TiO2(110): Anisotropy and the hydrogen-bonding network.</a> J. Phys. Chem. Lett. 3 (6), 778-784 (2012).</li><li>Eigler, D. M., Schweizer, E. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positioning+single+atoms+with+as+a+scanning+tunneling+microscope.">Positioning single atoms with as a scanning tunneling microscope.</a> Nature. 344 (6266), 524-526 (1990).</li><li>Stroscio, J. A., Eigler, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+and+molecular+manipulation+with+the+scanning+tunneling+microscope.">Atomic and molecular manipulation with the scanning tunneling microscope.</a> Science. 254 (5036), 1319-1326 (1991).</li><li>Stipe, B. C., Rezaei, M. A., Ho, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-molecule+vibrational+spectroscopy+and+microscopy.">Single-molecule vibrational spectroscopy and microscopy.</a> Science. 280 (5370), 1732-1735 (1998).</li><li>Ho, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-molecule+chemistry.">Single-molecule chemistry.</a> J. Chem. Phys. 117 (24), 11033-11061 (2002).</li><li>Repp, J., Meyer, G., Stojkovic, S. M., Gourdon, A., Joachim, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecules+on+insulating+films:+Scanning-tunneling+microscopy+imaging+of+individual+molecular+orbitals.">Molecules on insulating films: Scanning-tunneling microscopy imaging of individual molecular orbitals.</a> Phys. Rev. Lett. 94 (2), 026803 (2005).</li><li>Weiss, C., Wagner, C., Temirov, R., Tautz, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+imaging+of+intermolecular+bonds+in+scanning+tunneling+microscopy.">Direct imaging of intermolecular bonds in scanning tunneling microscopy.</a> J. Am. Chem. Soc. 132 (34), 11864-11865 (2010).</li><li>Verdaguer, A., Sacha, G. M., Bluhm, H., Salmeron, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+structure+of+water+at+interfaces:+Wetting+at+the+nanometer+scale.">Molecular structure of water at interfaces: Wetting at the nanometer scale.</a> Chem. Rev. 106 (4), 1478-1510 (2006).</li><li>Michaelides, A., Morgenstern, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+nanoclusters+at+hydrophobic+metal+surfaces.">Ice nanoclusters at hydrophobic metal surfaces.</a> Nat. Mater. 6 (8), 597-601 (2007).</li><li>Feibelman, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+first+wetting+layer+on+a+solid.">The first wetting layer on a solid.</a> Phys. Today. 63 (2), 34-39 (2010).</li><li>Carrasco, J., Hodgson, A., Michaelides, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+molecular+perspective+of+water+at+metal+interfaces.">A molecular perspective of water at metal interfaces.</a> Nat. Mater. 11 (8), 667-674 (2012).</li><li>Kumagai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+observation+and+control+of+hydrogen-bond+dynamics+using+low-temperature+scanning+tunneling+microscopy.">Direct observation and control of hydrogen-bond dynamics using low-temperature scanning tunneling microscopy.</a> Prog. Surf. Sci. 90 (3), 239-291 (2015).</li><li>Maier, S., Salmeron, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+does+water+wet+a+surface.">How does water wet a surface.</a> Acc. Chem. Res. 48 (10), 2783-2790 (2015).</li><li>JoVE Science Education Database. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.+Essentials+of+Organic+Chemistry.+Degassing+Liquids+with+Freeze-Pump-Thaw+Cycling.">. Essentials of Organic Chemistry. Degassing Liquids with Freeze-Pump-Thaw Cycling.</a> JoVE. , (2017).</li><li>Guo, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-space+imaging+of+interfacial+water+with+submolecular+resolution.">Real-space imaging of interfacial water with submolecular resolution.</a> Nat. Mater. 13 (2), 184-189 (2014).</li><li>Guo, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+quantum+effects+of+hydrogen+bonds+probed+by+tip-enhanced+inelastic+electron+tunneling.">Nuclear quantum effects of hydrogen bonds probed by tip-enhanced inelastic electron tunneling.</a> Science. 352 (6283), 321-325 (2016).</li><li>Meng, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+visualization+of+concerted+proton+tunnelling+in+a+water+nanocluster.">Direct visualization of concerted proton tunnelling in a water nanocluster.</a> Nat. Phys. 11 (3), 235-239 (2015).</li><li>Thuermer, K., Nie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+hexagonal+and+cubic+ice+during+low-temperature+growth.">Formation of hexagonal and cubic ice during low-temperature growth.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 110 (29), 11757-11762 (2013).</li><li>Shiotari, A., Sugimoto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrahigh-resolution+imaging+of+water+networks+by+atomic+force+microscopy.">Ultrahigh-resolution imaging of water networks by atomic force microscopy.</a> Nat. Commun. 8, (2017).</li><li>Terada, Y., Yoshida, S., Takeuchi, O., Shigekawa, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-space+imaging+of+transient+carrier+dynamics+by+nanoscale+pump-probe+microscopy.">Real-space imaging of transient carrier dynamics by nanoscale pump-probe microscopy.</a> Nat. Photonics. 4 (12), 869-874 (2010).</li><li>Yoshida, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+ultrafast+spin+dynamics+with+optical+pump-probe+scanning+tunnelling+microscopy.">Probing ultrafast spin dynamics with optical pump-probe scanning tunnelling microscopy.</a> Nat. Nanotechnol. 9 (8), 588-593 (2014).</li><li>Mamin, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+nuclear+magnetic+resonance+with+a+nitrogen-vacancy+spin+sensor.">Nanoscale nuclear magnetic resonance with a nitrogen-vacancy spin sensor.</a> Science. 339 (6119), 557-560 (2013).</li><li>Staudacher, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+magnetic+resonance+spectroscopy+on+a+(5-nanometer)3+sample+volume.">Nuclear magnetic resonance spectroscopy on a (5-nanometer)3 sample volume.</a> Science. 339 (6119), 561-563 (2013).</li><li>Aslam, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+nuclear+magnetic+resonance+with+chemical+resolution.">Nanoscale nuclear magnetic resonance with chemical resolution.</a> Science. 357 (6346), 67-71 (2017).</li></ol>

आंतरिक संरचना, गतिशीलता, और ठोस सतहों पर adsorbed पानी के अणुओं की कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी जांच करने के लिए, हाइड्रोजन की स्वतंत्रता की डिग्री पर विशेष ध्यान दे, कुछ प्रयोगात्मक कदम महत्वपूर्ण महत्व के हैं, ज?...

ठोस सामग्री की सतहों के साथ पानी की बातचीत विभिन्न सतह प्रतिक्रिया प्रक्रियाओं में शामिल हैं, जैसे विषम catalysis, photoconversion, electrochemistry, जंग और स्नेहन एट अल. 1 , 2 , 3 सामान्य में, चेहरे के पानी की जांच करने के लिए, स्पेक्ट्रोस्कोपी और विवर्तन तकनीक सामान्यतः अवरक्त और रमण स्पेक्ट्रोस्कोपी, sum-फ्रीक्वेंसी जनरेशन (SFG), एक्स-रे विवर्तन (XRD), नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर), के रूप में उपयोग किया जाता है, न्यूट्रॉन कैटरिंग४,५,६,७,८. हालांकि, इन तरीकों स्थानिक संकल्प की सीमा से ग्रस्त हैं, वर्णक्रम विस्तार, और औसत प्रभाव.
STM इन सीमाओं को दूर करने के लिए एक होनहार तकनीक है, जो उप-Ångström स्थानिक संकल्प को जोड़ती है, परमाणु हेरफेर, और एकल बांड कंपन संवेदनशीलता9,10,11,12 , 13 , 14. इस सदी की शुरुआत के बाद से, STM बड़े पैमाने पर ठोस सतहों पर पानी की संरचना और गतिशीलता की जांच करने के लिए लागू किया गया है3,15,16,17, 18,19,20. इसके अतिरिक्त, कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी STM पर आधारित दूसरी व्युत्पंन अंतर सुरंग कंडक्टर से प्राप्त किया जा सकता है (डी2I/dV2), भी लोचदार इलेक्ट्रॉन सुरंगिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी (IETS) के रूप में जाना जाता है । हालांकि, आंतरिक संरचना को हल करने, यानी एच बांड दिशात्मकता, और पानी की विश्वसनीय कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी प्राप्त करना अभी भी चुनौतीपूर्ण हैं । मुख्य कठिनाई यह है कि पानी में है एक करीबी खोल अणु, जिनकी सीमा orbitals अभी तक ईएफसे दूर हैं, इस प्रकार STM टिप से इलेक्ट्रॉनों शायद ही पानी की आणविक अनुनाद राज्यों में सुरंग कर सकते हैं, गरीब संकेत करने के लिए अग्रणी-शोर अनुपात आणविक इमेजिंग और कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी की.
Au-समर्थित NaCl (001) फिल्मों पर जल adsorbed एक सीएल-समाप्त टिप के साथ STM द्वारा परमाणु पैमाने पर जांच के लिए एक आदर्श प्रणाली प्रदान करता है (चित्रा 1ए), जो ultrahigh-वैक्यूम (UHV) वातावरण में 5 K पर किया जाता है एक आधार दबाव के साथ 8 × 10 से बेहतर-11 mbar । एक तरफ, अछूता NaCl फिल्मों के पानी के अणुओं को इलेक्ट्रॉनिक Au सब्सट्रेट से तो देशी पानी की सीमा orbitals संरक्षित कर रहे है और आणविक गुंजयमान राज्य में रहने वाले इलेक्ट्रॉनों के जीवनकाल लंबे समय तक है । दूसरी ओर, STM टिप प्रभावी ढंग से टिप-पानी युग्मन, खासकर जब टिप एक सीएल एटम के साथ कार्यात्मक है के माध्यम से ईएफ की ओर पानी की सीमा कक्षीय धुन सकता है । ये महत्वपूर्ण कदम उच्च-रिज़ॉल्यूशन कक्षीय इमेजिंग और वॉटर मोनोमर और क्लस्टर्स की कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी को सक्षम करते हैं । इसके अलावा, पानी के अणुओं को एक अच्छी तरह से नियंत्रित तरीके से हेरफेर किया जा सकता है, नकारात्मक चार्ज सीएल-टिप और पानी के बीच मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक बातचीत के कारण ।
इस रिपोर्ट में, नमूने की तैयारी प्रक्रियाओं और सीएल-समाप्त टिप STM जांच के लिए खंड 1 और 2 में विस्तार से क्रमशः उल्लिखित हैं । सेक्शन 3 में हम ऑर्बिटर इमेजिंग तकनीक का वर्णन करते हैं, जिसके द्वारा वॉटर मोनोमर और tetramer के ओ-एच डायरेक्शन का समाधान किया जाता है । टिप-बढ़ाकर IETS धारा 4 में पेश किया है, जो एकल बांड सीमा पर पानी के अणुओं के कंपन मोड का पता लगाने की अनुमति देता है, और एच के दृढ़ संकल्प ऑक्सीजन में लाल बदलाव से उच्च सटीकता के साथ संबंध शक्ति-हाइड्रोजन खींच पानी की बारंबारता । धारा 5 में, हम बताते है कि कैसे जल tetramer का निर्माण किया जा सकता है और नियंत्रित टिप हेरफेर द्वारा बंद । कक्षीय इमेजिंग, स्पेक्ट्रोस्कोपी, और हेरफेर तकनीकों के आधार पर, isotopic प्रतिस्थापन प्रयोगों को चेहरे के पानी में प्रोटान की क्वांटम प्रकृति की जांच करने के लिए किया जा सकता है, जैसे कि क्वांटम सुरंगिंग और जीरो-पॉइंट गति ।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:632px;" width="633">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Au(111) single crystal</td>
			<td style="width:131px;">MaTeck</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">NaCl</td>
			<td style="width:131px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right">450006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Water, deuterium-depleted&#160;</td>
			<td style="width:131px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right">195294</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Deuterium oxide&#160;</td>
			<td style="width:131px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">364312</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Sealed-off glass-UHV adapters</td>
			<td style="width:131px;">MDC vacuum products</td>
			<td align="right" style="width:119px;">46300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Diaphragm-sealed valve</td>
			<td style="width:131px;">any</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Bellows-sealed valve</td>
			<td style="width:131px;">any</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Leak valve</td>
			<td style="width:131px;">Kurt J. Lesker&#160;</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Scanning tunneling microscopy</td>
			<td style="width:131px;">CreaTec</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Electronic controller.</td>
			<td style="width:131px;">Nanonis&#160;</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tungsten wire</td>
			<td style="width:131px;">any</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>diameter:0.3 mm; purity: 99.95%</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

probing the structure and dynamics of interfacial water with scanning tunneling microscopy and spectroscopy

पानी/ठोस इंटरफेस सर्वव्यापी है और कई पर्यावरणीय, भौतिक, और तकनीकी प्रक्रियाओं में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं । आंतरिक संरचना को हल करने और हाइड्रोजन-बांड (एच बांड) ठोस सतहों पर adsorbed पानी के अणुओं की गतिशीलता की जांच जल विज्ञान के बुनियादी मुद्दों, जो एक महान प्रकाश द्रव्यमान और हाइड्रोजन के छोटे आकार के कारण चुनौती बनी हुई है । स्कैनिंग सुरंगिंग माइक्रोस्कोपी (STM) इन समस्याओं पर हमला करने के लिए एक आशाजनक उपकरण है, उप की अपनी क्षमताओं-Ångström स्थानिक संकल्प, एकल बांड कंपन संवेदनशीलता के लिए धंयवाद, और परमाणु/ डिजाइन प्रयोगात्मक प्रणाली एक सीएल-समाप्त टिप और एक नमूना Au (111)-समर्थित NaCl (001) सतहों पर सीटू में पानी के अणुओं की खुराक द्वारा गढ़े के होते हैं । अछूता NaCl फिल्मों इलेक्ट्रॉनिक धातु सब्सट्रेट से पानी के जोड़े, तो पानी के अणुओं की आंतरिक सीमांत orbitals संरक्षित कर रहे हैं । सीएल-टिप एकल पानी के अणुओं के हेरफेर की सुविधा, साथ ही फर्मी स्तर की निकटता के लिए पानी की orbitals गेटिंग (ईच) टिप के माध्यम से पानी युग्मन. यह कागज उपआणविक संकल्प इमेजिंग, आणविक/परमाणु हेरफेर, और चेहरे के पानी की एकल बांड कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी के विस्तृत तरीकों की रूपरेखा । इन अध्ययनों से परमाणु पैमाने पर एच-बांड सिस्टम की जांच के लिए एक नया मार्ग खुला ।

चित्र 1 एक STM प्रयोगात्मक सेटअप की योजनाबद्ध दिखाता है । सबसे पहले, Au (111) सब्सट्रेट UHV चैंबर में sputtering और एनीलिंग चक्र द्वारा साफ किया जाता है । क्लीन Au (111) नमूना दिखाता है 22 × √ 3 पुन?...

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Probing the Structure and Dynamics of Interfacial Water with Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy

संरचना और स्कैनिंग सुरंग माइक्रोस्कोपी और स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ चेहरे का पानी की गतिशीलता की जांच

यहां, हम एक प्रोटोकॉल मौजूद परमाणु पैमाने पर संरचना और चेहरे के पानी की गतिशीलता की जांच करने के लिए, उपआणविक संकल्प इमेजिंग, आणविक हेरफेर, और एकल बांड कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी के संदर्भ में ।

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Multiscale Sampling of a Heterogeneous Water/Metal Catalyst Interface using Density Functional Theory and Force-Field Molecular Dynamics

घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत और बल-क्षेत्र आण्विक गतिशीलता का उपयोग करते हुए एक विषम जल/धातु उत्प्रेरक इंटरफेस का बहुमापनी प्रतिचयन

A significant number of heterogeneously-catalyzed chemical processes occur under liquid conditions, but simulating catalyst function under such conditions ...

Performing Spectroscopy on Plasmonic Nanoparticles with Transmission-Based Nomarski-Type Differential Interference Contrast Microscopy

संचरण आधारित Nomarski-प्रकार विभेदक हस्तक्षेप कन्ट्रास्ट Microscopy के साथ Plasmonic नैनोकणों पर प्रदर्शन स्पेक्ट्रोस्कोपी

Differential interference contrast (DIC) microscopy is a powerful imaging tool that is most commonly employed for imaging microscale objects using ...

Probing Surface Electrochemical Activity of Nanomaterials using a Hybrid Atomic Force Microscope-Scanning Electrochemical Microscope (AFM-SECM)

Probing Surface Electrochemical Activity of Nanomaterials using a Hybrid Atomic Force Microscope-Scanning Electrochemical Microscope AFM-SECM

हाइब्रिड एटॉमिक फोर्स माइक्रोस्कोप-स्कैनिंग इलेक्ट्रोकेमिकल माइक्रोस्कोप (एएफएम-एसईसीएम) का उपयोग करके नैनोमैटेरियल्स की सतह इलेक्ट्रोकेमिकल गतिविधि की जांच करना

Scanning electrochemical microscopy (SECM) is used to measure the local electrochemical behavior of liquid/solid, liquid/gas and liquid/liquid interfaces. ...

Analyzing Melts and Fluids from Ab Initio Molecular Dynamics Simulations with the UMD Package

UMD पैकेज के साथ Ab Initio आणविक Dynamics सिमुलेशन से पिघलता है और तरल पदार्थ का विश्लेषण

We have developed a Python-based open-source package to analyze the results stemming from ab initio molecular-dynamics simulations of fluids. The package ...

Atomic Force Microscopy Combined with Infrared Spectroscopy as a Tool to Probe Single Bacterium Chemistry

परमाणु बल माइक्रोस्कोपी एक जीवाणु रसायन विज्ञान की जांच करने के लिए एक उपकरण के रूप में अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ संयुक्त

Atomic Force Microscopy-Infrared Spectroscopy (AFM-IR) is a novel combinatory technique, enabling simultaneous characterization of physical properties and ...

Preparation of Nanoparticles for ToF-SIMS and XPS Analysis

ToF-SIMS और XPS विश्लेषण के लिए नैनोकणों की तैयारी

Nanoparticles have gained increasing attention in recent years due to their potential and application in different fields including medicine, cosmetics, ...