冰的原子力显微镜成像中的结构发现
材料科学
2024-02-23 v1
摘要
水与表面的相互作用在广泛的自然和技术场景中至关重要。特别是在低温下，揭示吸附水团簇的原子结构将为理解冰成核过程提供宝贵数据。使用高分辨率原子力显微镜（AFM）和扫描隧道显微镜，若干研究已证明在多种金属表面存在水五聚体、六聚体、七聚体（及其组合），以及在绝缘表面二维冰生长的初始阶段。然而，在所有这些情况下，观察到的结构完全平坦，为解释提供了相对直接的途径。在此，我们呈现了Au(111)和Cu(111)上若干新水团簇的高分辨率AFM测量，由于其高度三维构型及较大尺寸，其理解面临显著挑战。针对每一个团簇，我们结合机器学习、基于神经网络势的原子建模与统计采样，提出潜在的原子结构，最终将其AFM模拟图像与实验图像进行比较。这些结果对冰形成早期阶段提供了新见解，该现象是从生物学到天体物理学的普遍现象。
引用
@article{arxiv.2310.17161,
title = {Structure discovery in Atomic Force Microscopy imaging of ice},
author = {F. Priante and N. Oinonen and Y. Tian and D. Guan and C. Xu and S. Cai and P. Liljeroth and Y. Jiang and A. S. Foster},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.17161},
year = {2024}
}