[논문 리뷰] Atomic binding, geometric monolayer tiny particle, atomic deformation and one-dimensional stretching

Mubarak Ali|arXiv (Cornell University)|2016. 09. 26.

Laser-Ablation Synthesis of Nanoparticles인용 수 11

한 줄 요약

논문은 비평형 시스템에서 전자 이탈과 광자 결합이 원자 결합을 이끌며 기하학적 단층막 미세입자를 형성한다고 제안한다. 특히 마름모꼴 모양의 금 클러스터는 기본적인 구조 블록이 된다. 전자 빔을 통한 일차원적 당김은 그들의 기하학적 구조와 전자 구조를 변화시키며, 탄성 전자 상태 역학을 통한 이방성 입자 조립 메커니즘을 드러낸다.

ABSTRACT

In many materials, the formation of building blocks and their controlled angle packing under horizontal drive result into various anisotropic geometric shapes/large-sized particles. These trends become more pronounced in materials having elements of higher atomic number which supports our view that binding of atoms in non-equilibrium systems takes place by means of electronic transitions/photon couplings. In processing various colloidal solutions, dynamics manipulates the geometry of tiny particles as well as their packing into large sized particles at air-solution/planar interface. Monolayer tiny particle geometry like rhombus shape is vital as it forms the building block of all anisotropic geometric shapes. At plasma-solution interface, impinging electron streams at a certain angle to such tiny particle stretch it one-dimensionally and reduce its altitude, thus, it packs under directional interaction and all of the published studies appear to deal with such building block in the formation of various anisotropic geometric shapes. In this work, I suggest that elastically driven electronic states of atoms provide the fundamental process for formation of this building block. To demonstrate the process, a building block of gold atoms is taken as a model system. On get-together of atoms per unit area they configure into geometric monolayer tiny particle under their attained dynamics and where photon couplings provide the binding force between them. Study further throws light on one-dimensional stretching of such tiny particle and role of higher energy photons in modifying its electronic structure into smooth elements along with atomic deformation. The study encompasses diversified areas of condensed-matter physics and highlights several unaddressed issues.

연구 동기 및 목표

• 비평형 시스템 내 원자 결합에서 전자 이탈과 광자 결합의 역할을 조사하는 것.
• 특히 마름모꼴 모양의 금 클러스터를 포함한 단층막 미세입자가 이방성 기하학적 형태의 구조 블록으로 어떻게 형성되는지 이해하는 것.
• 방향성 전자 빔 영향이 일차원적 당김과 원자 변형에 미치는 영향을 탐구하는 것.
• 고에너지 광자가 전자 구조를 어떻게 수정하고 부드러운 구조 전이를 가능하게 하는지 명확히 하는 것.

제안 방법

• 동적 조건 하에서 원자 배열을 시뮬레이션하기 위해 금 원자를 대표 시스템으로 모델링하는 것.
• 인터페이스에서 전자 이탈 메커니즘과 광자 결합을 통한 원자 결합 분석.
• 특정 각도에서 방향성 전자 기반 스트림을 사용하여 단층막 입자의 일차원적 당김을 시뮬레이션하는 것.
• 플라즈마-용액 또는 공기-용액 인터페이스에서의 동적 상호작용을 통해 기하학적 진화와 전자 구조 변화를 검토하는 것.
• 구조 재구성의 핵심 메커니즘으로 탄성 전자 상태 역학을 사용하는 것.
• 콜로이드 공정에서의 실험적 경향을 이론적 프레임워크에 통합하여 입자의 이방성에 대한 연구를 수행하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전자 이탈과 광자 결합은 비평형 시스템 내 원자 결합에 어떻게 기여하는가?
• RQ2 특히 마름모꼴 클러스터를 포함한 단층막 미세입자는 이방성 기하학적 형태 형성에 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 방향성 전자 빔 영향은 일차원적 당김과 입자 높이 감소를 어떻게 유도하는가?
• RQ4 고에너지 광자는 전자 구조를 어떻게 수정하고 미세입자의 구조적 매끄러움을 어떻게 증진하는가?
• RQ5 동적 조건 하에서 원자 집합으로부터 구조 블록이 형성되는 데 기여하는 근본적 메커니즘은 무엇인가?

주요 결과

• 특히 마름모꼴 모양의 금 클러스터를 포함한 단층막 미세입자는 이방성 입자 형성에서 기본적인 구조 블록으로 나타난다.
• 광자 결합은 동적으로 조립된 단층막 입자 내 원자 간의 주요 결합력으로 작용한다.
• 특정 각도에서의 방향성 전자 빔은 일차원적 당김을 유도하며 입자 높이를 감소시키고 방향성 배열을 가능하게 한다.
• 탄성 전자 상태 역학은 이러한 구조 블록의 형성과 재구성에 기초가 된다.
• 고에너지 광자는 전자 구조를 수정하여 입자 내에서 더 매끄러운 구조 요소를 촉진한다.
• 이 연구는 원자 수준의 기하학적 제어와 전자 이탈과 관련된 응집물리학 분야에서 해결되지 않은 문제를 규명한다.