[論文レビュー] Atomic binding, geometric monolayer tiny particle, atomic deformation and one-dimensional stretching

Mubarak Ali|arXiv (Cornell University)|Sep 26, 2016

Laser-Ablation Synthesis of Nanoparticles被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、非平衡系における電子遷移および光子結合が、幾何学的単層膜微粒子（特に菱形形状の金クラスター）を基本的構築単位として形成することを提案している。電子線を用いた一次元的引っ張りがその幾何学的形状および電子的構造を変化させ、弾性的電子状態ダイナミクスによるメカニズムが、異方的粒子集合を可能にする。

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.

研究の動機と目的

• 非平衡系内における電子遷移および光子結合が原子結合に果たす役割を調査すること。
• 特に菱形形状の金クラスターを含む単層膜微粒子が、異方的幾何形状の構築単位として形成される仕組みを理解すること。
• 方向性のある電子線衝突が一次元的引っ張りおよび原子変形に与える影響を調査すること。
• 高エネルギー光子が電子構造をどのように変化させ、滑らかな構造的遷移を可能にするかを明確化すること。

提案手法

• 動的条件下での原子パッケージングを模擬するため、金原子を代表的系としてモデル化すること。
• 界面における電子遷移メカニズムおよび光子結合を用いて原子結合を分析すること。
• 特定の角度で方向性のある電子ビームを用いて、単層粒子の一次元的引っ張りをシミュレートすること。
• プラズマ-溶液または空気-溶液界面における動的相互作用を通じて、幾何的進化および電子構造の変化を検討すること。
• 構造再配置の中心的メカニズムとして、弾性的電子状態ダイナミクスを用いること。
• コロイド処理からの実験的傾向を理論枠組みに統合し、粒子の異方性を考察すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電子遷移および光子結合は、非平衡系における原子結合にどのように寄与するか？
• RQ2 特に菱形形状のクラスターを含む単層膜微粒子は、異方的幾何形状の形成においてどのような役割を果たすか？
• RQ3 方向性のある電子線衝突は、一次元的引っ張りを誘発し、粒子の高さを低下させる仕組みは何か？
• RQ4 高エネルギー光子は、電子構造をどのように変化させ、微粒子内の構造的滑らかさを促進するか？
• RQ5 動的条件下での原子凝集から構築単位が形成される背後にあるメカニズムは何か？

主な発見

• 単層膜微粒子、特に菱形形状の金クラスターが、異方的粒子形成における基本的構築単位として顕在する。
• 光子結合が、動的集合された単層膜微粒子内の原子間結合の主たる力として機能する。
• 特定の角度での方向性のある電子ビーム衝突が一次元的引っ張りを誘発し、粒子の高さを低下させ、方向性のあるパッケージングを可能にする。
• 弾性的電子状態ダイナミクスが、これらの構築単位の形成および再配置を規定する。
• 高エネルギー光子は電子構造を変化させ、微粒子内の滑らかな構造的要素を促進する。
• 本研究は、原子レベルでの幾何的制御および電子遷移に関連する、凝縮物質物理学における未解決の問題を同定した。