Solute-adsorption enhanced heterogeneous nucleation: the effect of Cu adsorption on α-Al nucleation at the sapphire substrate

文献情報

出版日 2021-02-02
DOI 10.1039/D0CP06000C
インパクトファクター 3.676
著者

Sida Ma, Zihui Dong, Nanfu Zong, Tao Jing, Hongbiao Dong


原文を見る

要旨

Interfacial adsorption of solute atoms is a promising means to tune heterogeneous nucleation. In this study, a new method has been established to theoretically evaluate the effect of solute addition on the nucleation potency of heterogeneous nucleation interfaces. The evaluation consists of three steps: (1) analyzing the solute adsorption behavior; (2) determining the nucleation mode; and (3) evaluating the effect of solute adsorption on nucleation potency using the solute-adsorbed interface model. A combination of the ab initio and molecular dynamics methods together with the two-phase thermodynamic model was used to evaluate a prototype Al–Cu/(0001) sapphire interface. It is found that solute Cu atoms adsorb at the interface between the melt and (0001) sapphire interface. The adsorption is driven by the strengthening of the Cu–Al bonds as revealed by the Bader charge analysis which is demonstrated to reduce interfacial energy. Furthermore, it is revealed that the interfacial adoption of Cu results in the formation of an Al–Cu adsorption layer, which enhances the interfacial chemical affinity thus enlarging the nucleation driving force. Meanwhile, the lattice mismatch between the sapphire substrate and the primary Al (α-Al) nucleus is decreased by Cu addition, which lowers the barrier for nucleation. The above two effects together increase the nucleation potency of the studied interface, which is in good agreement with previous experiments. It is proposed that the effect of solute adsorption shall be considered in the search for effective substrates for tuning the nucleation.

関連文献

Fast carbon dioxide recycling by reaction with γ-Mg(BH4)2

Jenny G. Vitillo, Elena Groppo, Elisa Gil Bardají, Marcello Baricco, Silvia Bordiga

2014-09-05 Communication

DOI: 10.1039/C4CP03300K

Experimental and first-principles study of guanine adsorption on ZnO clusters

V. L. Chandraboss, B. Karthikeyan, S. Senthilvelan

2014-09-22 Paper

DOI: 10.1039/C4CP03274H

Nanoparticle catalysts for proton exchange membrane fuel cells: can surfactant effects be beneficial for electrocatalysis?

J. E. Newton, J. A. Preece, N. V. Rees, S. L. Horswell

2014-05-07 Paper

DOI: 10.1039/C4CP00991F

Remarkable changes in the photoluminescent properties of Y2Ce2O7:Eu3+ red phosphors through modification of the cerium oxidation states and oxygen vacancy ordering

Athira K. V. Raj, P. Prabhakar Rao, T. S. Sreena, S. Sameera, Vineetha James, U. A. Renju

2014-09-17 Paper

DOI: 10.1039/C4CP03311F

Single-molecule surface-enhanced Raman spectroscopy with nanowatt excitation

Brendan L. Darby, Pablo G. Etchegoin, Eric C. Le Ru

2014-09-19 Paper

DOI: 10.1039/C4CP03422H

Probing the dynamics of plasmon-excited hexanethiol-capped gold nanoparticles by picosecond X-ray absorption spectroscopy

Thomas J. Penfold, Maarten Nachtegaal, Chris J. Milne, Majed Chergui

2014-09-18 Paper

DOI: 10.1039/C4CP03301A

The shape of d-glucosamine

Isabel Peña, Lucie Kolesniková, Carlos Cabezas, Celina Bermúdez, Matías Berdakin, Alcides Simão, José L. Alonso

2014-09-16 Paper

DOI: 10.1039/C4CP03593C

Light-driven microbial dissimilatory electron transfer to hematite

Dao-Bo Li, Yuan-Yuan Cheng, Ling-Li Li, Wen-Wei Li, Yu-Xi Huang, Dan-Ni Pei, Zhong-Hua Tong, Yang Mu, Han-Qing Yu

2014-09-15 Paper

DOI: 10.1039/C4CP04065A

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

3-イチチルビフェニルはどのように合成されますか?

3-イチチルビフェニルは、ビフェニルとイチプロピオニトリルを回収率約90%で反応させて合成されます。触媒は通常、亜リチウムホウ素を用います。

5668-93-93-Ethylbiphenyl
化合物よくある質問

8-溴-5-三氟甲基喹啉はどのように合成されますか?

8-溴-5-三氟甲基喹啉は、5-トリフルオロメチル-2-メチル-1,3-ベンゼンジオールをブロモエタノールと反応させて生成します。この反応は塩基性条件下で行われ...

917251-92-48-Bromo-5-(trifluoro...
化合物よくある質問

ジメチル4-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ドioxaborolan-2-基)-2,6-ピリジンジカルボイル酸フェニルアミニドの代替品はありますか?

ジメチル4-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ドioxaborolan-2-基)-2,6-ピリジンジカルボイル酸フェニルアミニドの代替品としては、4-...

741709-66-0Dimethyl 4-(4,4,5,5-...
化合物よくある質問

N-(3,5-ヘキサクロロ-4-ピリドインイル)-8-メチオキシ-5-キノリンカーボン酸の市場動向や研究トレンドはどのようなものでしょうか?

N-(3,5-ヘキサクロロ-4-ピリドインイル)-8-メチオキシ-5-キノリンカーボン酸の市場動向は、主に産業用途での需要により影響を受けます。研究トレンドとし...

199871-63-1N-(3,5-Dichloro-4-py...
化合物よくある質問

イソステアロイルグリセリルは安全ですか?

イソステアロイルグリセリルは一般的に安全性が高いとされていますが、過度な使用や個人差により皮�owsん炎などの反応が起こる可能性があります。使用前に医師に相談す...

222723-55-92-[(5Z,8Z,11Z,14Z)-5...
化合物よくある質問

1-(二苯甲基)-3,3-二氟-氮杂环丁烷の市場動向や研究トレンドはどうですか?

1-(二苯甲基)-3,3-二氟-氮杂环丁烷の市場動向は、医薬品や合成化学の研究分野で注目を集めています。新興研究は、該当化合物の合成改良と生体内での作用メカニズ...

288315-02-61-Benzhydryl-3,3-dif...
化合物よくある質問

3-チオフェンスチオールの物理化学的性質は何ですか?

3-チオフェンスチオールのCAS番号は7774-73-4です。結晶性の白色粉末で、分子量は122.17です。この化合物は水に微溶解し、エタノールやジクロロメタン...

7774-73-43-Thiophenethiol
化合物よくある質問

2-Methyl-2-propanyl (2S)-2-(aminomethyl)-1-piperidinecarboxylateは安全ですか?

2-Methyl-2-propanyl (2S)-2-(aminomethyl)-1-piperidinecarboxylateは一定の安全性基準を満たしていま...

475105-35-22-Methyl-2-propanyl ...
化合物よくある質問

CAS番号1316822-90-8の化合物は安全ですか?

CAS番号1316822-90-8の化合物は安全性に関しては評価が不足していますが、一般的には生物学的に活性な物質であり、取り扱いには適切な安全防護措置が必要で...

1316822-90-8Gal beta(1-3)[Neu5Ac...
化合物よくある質問

Tert-butyl 2-(2-羟基乙基)哌嗪-1-羧酸はどのように保存すればよいですか?

Tert-butyl 2-(2-羟基乙基)哌嗪-1-羧酸は、冷暗所で保存し、直射日光から遠ざけてください。容器は密閉し、高湿度や高温を避けて保管してください。

517866-79-4Tert-butyl 2-(2-hydr...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。