H$_2$、H$_2$O和O$_2$分子与金刚石表面相互作用机制的从头算研究
材料科学
2023-04-28 v2
摘要
金刚石表现出优异的化学、物理和摩擦学性能，使其在从生物医学到摩擦学的众多应用中颇具吸引力。然而，材料与空气中存在的分子（如氧气、氢气和水）的反应可能显著改变薄膜的电子和摩擦学性质。在本研究中，我们进行了若干密度泛函理论计算，以构建这些分子在最相关金刚石表面（包括C(111)、C(001)和C(110)）上的吸附能和解离势垒数据库。讨论了吸附构型、反应路径、活化能及其对金刚石表面结构的影响。结果表明，吸附能与表面能之间存在强相关性。此外，我们发现氧分子在这些金刚石表面的解离过程可显著改变表面形貌，并可能影响金刚石薄膜的摩擦学性质。这些发现有助于推进基于金刚石的器件和耐磨涂层的发展与优化。
引用
@article{arxiv.2304.06438,
title = {Ab initio insights into the interaction mechanisms between H$_2$, H$_2$O, and O$_2$ molecules with diamond surfaces},
author = {Nam V. Tran and M. C. Righi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.06438},
year = {2023}
}