oppervlakatomen

Oppervlakte-atomen, ook wel oppervlakte-atomen genoemd, zijn atomen die zich aan de grens van een materiaal bevinden, meestal in de buitenste laag van een kristallijn rooster. In vergelijking met bulkatomen hebben oppervlakte-atomen minder naaste buren, wat leidt tot lagere coördinatie en tot een hogere energie per atoom. Dit maakt hun bindingen vaak anders dan die in het interne materiaal en laat hun eigenschappen het oppervlak domineren.

Door deze afwijkende omgeving hebben oppervlakte-atomen een grotere reactiviteit en spelen zij een sleutelrol bij processen aan het oppervlak, zoals adsorptie, katalyse, corrosie en diffusie. Ze vormen actieve locaties voor chemische reacties en beïnvloeden de elektronische en mechanische eigenschappen van het materiaaloppervlak.

Oppervlakte-atomen kunnen onder invloed van hun omgeving ontsporen of reconstrueren. Relaxatie van de buitenste laag kan ertoe leiden dat atomen zich iets naar binnen of naar buiten bewegen om de oppervlakte-energie te verlagen; reconstructie betreft veranderingen in de oppervlakte-structuur, waardoor de atoomplaatsing aanzienlijk kan veranderen. Voorbeelden hiervan zijn bekende reconstructies op metalen en halfgeleiders, zoals herringbone-patronen op sommige metallische oppervlakken en 2x1-recontructies bij siliciumoppervlakken.

Waarneming en analyse gebeuren doorgaans met technieken als scanning tunneling microscopy (STM), atomic force microscopy (AFM), low-energy electron diffraction (LEED) en X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Deze methoden maken het mogelijk om de aanwezigheid, coördinatie en reactiviteit van oppervlakte-atomen in kaart te brengen.

Toepassingen van oppervlakte-atomen liggen onder meer in katalyse, where ondercoördineerde oppervlakte-atomen vaak de actieve plekken vormen, nanostructuurontwerp en corrosiebescherming. Hun gedrag bepaalt in belangrijke mate de prestaties van materialen in chemische, optische en sensorische contexten.