通过原子组分共沉积在石墨上生长氧化硅纳米颗粒
介观与纳米尺度物理
2025-02-20 v1 材料科学
摘要
纳米级硅酸盐尘埃颗粒是星际介质中观测到的最丰富的难熔组分，被认为在催化太空中恒星形成区域复杂有机分子的形成中起着关键作用。我们提出了一种通过原子组分共沉积，在高定向热解石墨 (HOPG) 衬底上合成纳米级硅酸盐尘埃颗粒实验室类似物的方法。所得纳米颗粒薄膜足够薄且导电，允许进行表面科学研究，并在超高真空 (UHV) 环境下原位使用 X 射线光电子能谱、近边 X 射线吸收原子精细能谱和扫描隧道显微镜进行表征，以及使用扫描电子显微镜进行非原位表征。我们比较了在合成过程中使用与不使用原子 O 束的 SiO 薄膜生长，并得出结论：将样品暴露于原子 O 会导致形成由相互连接的纳米颗粒网络组成的均匀薄膜。与未暴露于原子 O 所产生的氧化物相比，该网络覆盖了石墨衬底并表现出更优异的热稳定性（高达 1073 K）。此外，在生长过程中控制原子 O 通量可以控制所制备薄膜的平均氧化态。光电子能谱测量表明，完全氧化的薄膜具有非常接近体相 SiO 的 SiO 化学计量比，扫描隧道显微镜图像显示基本团簇构建单元的半径约为 2.5 nm。合成具有可调化学计量比且适用于需要导电衬底的表面科学实验的 SiO 薄膜，将引起天体化学界的极大兴趣，并允许对太空中被认为在尘埃颗粒表面催化的化学过程进行纳米级研究。
引用
@article{arxiv.2502.13712,
title = {Silicon oxide nanoparticles grown on graphite by codeposition of the atomic constituents},
author = {Steffen Friis Holleufer and Alfred Hopkinson and Duncan S. Sutherland and Zheshen Li and Jeppe V. Lauritsen and Liv Hornekær and Andrew Cassidy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.13712},
year = {2025}
}