Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН

1. Разработана новая теория поверхностной миграции адсорбированного атома, инициированная диффузией вакансий, в отличие от имеющихся, учитывающая многократные столкновения примеси с различными вакансиями. Теория справедлива для случая малой степени заполнения поверхности вакансиями и еще намного меньшей концентрации примеси. Для данных условий впервые показано, что при асимптотически больших временах диффузия принимает нормальный характер, и получено общее выражение для коэффициента диффузии адсорбированного атома в виде произведения коэффициента диффузии вакансий, их степени заполнения и корреляционного фактора, зависящего от геометрии поверхности и динамических параметров миграции. Также впервые рассчитаны значения корреляционного фактора для квадратной решетки при произвольном соотношении вероятностей скачков примеси и вакансии. При выводе основных уравнений теории миграции был использован подход, основанный на формализме многочастичных функций распределения, обобщенный нами на случай двумерной дискретной решетки. Это оригинальное обобщение позволило эффективно впервые решить известную проблему объема.

2. В ультравысоковакуумных экспериментах с помощью СТМ измерены туннельные спектры молекул фосфорно-молибденовой кислоты — “классической” гетерополикислоты с анионом Кеггина. Установлены зависимости резонансных особенностей спектров — “отрицательных дифференциальных сопротивлений” — от вакуумного зазора, материалов контактов, полярности поля. Описан ранее неизвестный механизм формирования этих особенностей, учитывающий действие сильных электрических полей в наноконтакте СТМ и малую степень делокализации периферийных электронов анионов Кеггина. Показано, что сильное электрическое поле (~107 В/см), характерное для спектроскопических измерений с применением СТМ, способно разорвать обменные связи в молекулах гетерополикислот и их соединений, что проявляется спектроскопическими эффектами, представляющими интерес для катализа и наноэлектроники.

3. Методом сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии с использованием «обращенной» схемы спектроскопических измерений исследована адсорбция молекулярного азота на единичных нанокластерах титана. Установлено, что модели взаимодействия изолированных нанокластеров и поверхности массивного монокристалла титана с молекулярным азотом совпадают. Образующиеся при диссоциативной адсорбции нитридоподобные структуры могут проявлять как полупроводниковую (при низких заполнениях), так и металлическую проводимость (при больших заполнениях). Выявлены дефекты нитридоподобной структуры — вакансии азота, отличающиеся от известного ранее положением электронного энергетического уровня. Обнаружена зависимость строения нитридоподобной структуры, формирующейся на поверхности нанокластера титана, от знака и величины заряда. Установлено, что нитридоподобная структура устойчива к воздействию сильных электрических полей вплоть до Е ~ 107 В/см при комнатной температуре. Подобные поля возникают при наличии даже единичного элементарного заряда на поверхности нанокластера. Полученные данные указывают на возможность управляемого изменения атомной струкутры, электронного строения и химической активности нанокластеров за счет их зарядки.

д.х.н. Шуб В.Р.