吸附物振动弛豫的连续弹性理论

本文提出了一种解析理论，用于描述低频吸附物振动通过与衬底声子的共振耦合而发生的阻尼。该系统采用经典处理，衬底被建模为半无限弹性连续介质，吸附物覆盖层被建模为通过谐振弹簧连接到表面的点质量阵列。该理论给出了弛豫率的简单表达式，用系统的基本参数表示：$\gamma = m\bar{\omega}_0^2/A_c \rho c_T$，其中 $m$ 是吸附物质量，$\bar{\omega}_0$ 是测量频率，$A_c$ 是覆盖层晶胞面积，$\rho$ 和 $c_T$ 分别是衬底质量密度和横向声速。该表达式强烈依赖于覆盖率，并预测的弛豫率与现有实验在定量上高度一致。对于铜(100)表面上的半单层一氧化碳，面内受阻平动的预测阻尼率为 $0.50\times 10^{12}$~s$^{-1}$，而实验值为 $(0.43\pm0.07)\times 10^{12}$ s$^{-1}$。此外，研究表明，对于目前实验可达到的所有覆盖率，吸附物运动表现出集体效应，不能视为来自孤立振子的效应。