RuO$_2$(110) 表面摩擦聚合物形成机制
材料科学
2018-05-02 v1
摘要
在微机电和纳机电系统 (MEMS/NEMS) 器件触点上形成的摩擦聚合物是阻碍其在信息技术中实际应用的主要问题。RuO 和 ReO 等导电金属氧化物因其导电性、硬度以及相对化学惰性的表面，被认为是 MEMS/NEMS 触点的有前途的候选材料。然而，最近的实验工作表明，RuO 表面上仍可能形成微量聚合物。在本研究中，我们以苯为污染气体，通过进行基于密度泛函理论的计算压缩实验，展示了这类意外摩擦聚合物形成的机制。首先，压缩过程中的机械力将苯分子从微弱的物理吸附转变为强烈的化学吸附。进一步压缩导致苯分子的变形和化学键合。最后，两个触点分离，其中一个附着有复杂的有机分子，另一个具有更具反应性的表面。具有含氧双环片段的复杂有机分子可被视为摩擦聚合物的雏形，而更具反应性的表面可触发下一个吸附-反应-摩擦聚合物形成循环。基于这些结果，我们还利用过渡态理论和二阶速率定律预测了摩擦聚合物的形成速率。本研究加深了我们对摩擦聚合物形成（尤其是在金属氧化物上）的理解，并提供了抑制摩擦聚合的策略。
引用
@article{arxiv.1706.04096,
title = {Tribopolymer Formation Mechanism on the RuO$_2$(110) Surface},
author = {Jing Yang and Yubo Qi and Hyeong-Seok D. Kim and Andrew M. Rappe},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.04096},
year = {2018}
}