Adsorbatstructuren

Adsorbatstructuren beschrijven de ruimtelijke ordening van adsorbatten—atomen of moleculen die zich aan een vaste ondergrond hechten—op een oppervlak. Ze ontstaan uit de balans tussen adsorbate–ondergrondbinding en adsorbate–adsorbate-interacties en worden beïnvloed door factoren zoals temperatuur, druk, de chemische aard van het adsorbat en de kristallografie van het substraat. Geordende, twee-dimensional lattices komen vaak voor, maar ook minder geordende of tijdelijke patronen. Bij geordende systemen kan de adsorbatlaag commensuraal zijn met de onderliggende lattice of incommensuraal, wat leidt tot verschillende registraties en lange-range orde in sommige gevallen. De structurering heeft praktische consequenties voor katalyse, sensoriek en oppervlakte-eigenschappen zoals wrijving en elektron density.

Een belangrijk onderscheid is het tipo binding: physisorptie, gedreven door van der Waals-krachten, versus chemisorptie, waarbij chemische binding ontstaat. Dit bepaalt hoe stabiel de structuur is en hoe mobiel de adsorbatten blijven. Adsorbatten bevinden zich op specifieke locaties op het oppervlak, zoals top-, brug- of holte-sites, wat de orientatie en de vorm van de eenheidscel bepaalt. Bij toenemende dekking kunnen meerdere fasen of patronen optreden; temperatuur en druk sturen welke orde stabiel blijft.

Onderzoek naar adsorbatstructuren gebruikt technieken zoals scanning tunneling microscopie (STM) en LEED om de echte ordening en diffractiepatronen vast te leggen, en XPS of IR-spectroscopie voor chemische toestand en vibraties. Theoretische modellen, inclusief density functional theory (DFT), helpen bij het verklaren van bindingssites, stabiliteit en de relatie tussen structuur en functie. Voorbeelden van adsorbatstructuren komen vaak voor op metalen vlakken en spelen een centrale rol in katalyse en oppervlaktechemie.