Ayo Belajar Padatan Permukaan

Molekul di permukaan, tersusun dengan cara yang berbeda dengan di fasa ruah, Pernyataan ini secara umum berlaku baik untuk solid maupun liquid, Perbedaannya ada pada saat solid ter-deformed oleh gaya luar yang kecil, ia akan bereaksi secara elastis sementara liquid akan bereaksi secara plastis, Individual atom dan molekul pada solid hanya mampu bervibrasi disekitar posisi reratanya atau dengan kata lain fixed pada posisi tertentu.

Namun solid dapat juga bersifat mobil dan mengalir dengan sangat lambat pada kasus tertentu, Saat solid mengalami sintering, dimana serbuk padat dipanaskan pada suhu 2/3 titik leleh, molekul di permukaan menjadi lebih mobil dan dapat berdifusi secara lateral. Saat didinginkan, material akan memadat pada bentuknya yang baru dan akan terbentuk continuous solid.

Kebanyakan solid tidak bersifat kristalin dipermukaannya, hal ini berlaku untuk padatan amorf juga untuk kristal dan polikristal. Beberapa surfaces mengalami oksidasi pada suhu ruang, contohnya alumunium yang membentuk lapisan oksida keras sesaat terekspos udara. Bahkan pada kondisi atmosfir inert atau ultrahigh vacuum (UHV) molekul permukaan membentuk lapisan amorf diatas solid ruah kristalin. 

Struktur permukaan kristal yang well defined memungkinkan eksperimen membandingkan  sampel yang berbeda untuk material yang sama. Struktur periodik permukaan kristal membantu deskripsi teoritis sehingga memungkinkan kita menggunakan metode difraksi untuk menganalisisnya. Permukaan kristalin sangat penting di dunia semi konduktor dan banyak alat semi konduktor moidern memerlukan produksi permukaan kristal yang baik/defined.

Deskripsi Permukaan Kristalin

Kita awali dari contoh sederhana dimana kristal ideal dengan satu atom per unit selnya dipotong sepanjang bidang dengan asumsi permukaannya tidak berubah. Struktur permukaan yang dihasilkan didefinisikan dengan melihat struktur kristal ruah dan orientasi relatif bidang potong. Struktur permukaan ideal ini dinamakan struktur substrat. Orientasi bidang potong dan juga permukaan biasanya dinotasikan dengan besaran indeks Miller.

Kristal 3 dimensi diuraikan dengan vektor unit 3 dimensi a1, a2 dan a3. Bidang yang diarsir memotong sumbu koordinat pada 3,1,2 jika dibalik dnegan faktor pengali kecil maka sehingga menjadikannya bulat adalah 6, sehingga indeks milernya adalh 263.

 

Ayo Belajar Padatan Permukaan

Notasi {hkl} digunakan untuk menunjukkan bidang (hkl) dan semua bidang ekivalen yang simetris. Dalam kristal kubus misalnya (100), (010) dan (001) semuanya ekivalen dan ditulis {100} Kristal heksagonal close packed biasanya dituliskan dengan 4 vektor kisi/lattice sehingga indeks Millernya 4 (h k i l) dimana indeks ke-4 didefinisikan i = -(h + k). Dalam surface science, permukaan dengan indeks rendah biasanya cukup menarik perhatian. Pada gambar berikut 3 diperlihatkan contoh permukaan indeks rendah (low index surface) untuk kisi fcc.

 

Ayo Belajar Padatan Permukaan

Permukaan (100) ekivalen dengan (010) dan (001), permukaan (110) ekivalen dengan (011) dan (101).Permukaan kristalin dapat dibagi menjadi 5 kisi Bravais berdasarkan simetri yang dimiliki.Kisi ini dikarakterisasi oleh sudut kisi  dan panjang vektor kisi a1 dan a2. posisi vektor semua individual atom di permukaan dindikasikan oleh

Dimana n dan m bilangan bulat