改变原子键强度诱导的原子轨道间电荷转移改变不同电负性反应

2021-07-27 11:41:07

物理学家近日证明,通过施加电场,两个原子之间化学键的强度可以随意调整。该成果将有助于设计分子级电子设备。

德国伊尔梅瑙工业大学的Jorg Kroger和丹麦技术大学的Susanne Leitherer与合作者设计的这种新方法,主要利用一种名为原子力显微镜的成像设备,该设备有一个能探测样品的探针。同时,研究人员使用的原子力显微镜触控笔的顶端装有一个金原子。

研究人员将原子力显微镜触控笔的尖端接触到单原子厚度的石墨烯薄片,这样金原子和碳原子就会形成共价键,并且两个原子之间能够共享电子。然后,该团队在薄片表面和原子力显微镜尖端之间施加了电场。

通过改变磁场的方向和强度,研究人员可以增强或减弱金—碳键。当轻轻收回原子力显微镜笔尖时,石墨烯薄片就会被拉离其所附着的表面。

例如,研究人员将原子力显微镜末端的单个金(Au)原子与碳化硅(SiC)上的石墨烯碳(C)原子之间的极性共价键暴露在外电场中。对于相同场取向,Au─C键足以承受部分分离的石墨烯的机械载荷,而对于相反的场取向,该键很容易断裂。研究人员通过揭示反映键的极性特征的键力支持了实验观测。换句话说,场诱导的原子轨道间电荷转移改变了不同电负性反应伙伴的极性和Au─C键强度。

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