2019-09-14 10:06:01
化学键合的初始排斥不排除随后的吸引力

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哲学家亚瑟·叔本华(Arthur Schopenhauer)提出了一个叫做豪猪困境的比喻,它解释了人与人之间的某种最佳距离。人们感到孤独,间距太大而且距离太近也感到不安。叔本华用下面的比喻解释了理想的间距:“许多豪猪在寒冷的冬天挤在一起温暖;但当他们开始用羽毛刺相互刺伤时,他们不得不驱散。但是,冷却驱使他们再一次,当发生同样的事情时。最后,在经过多次蜷缩和分散之后,他们发现通过彼此保持一点距离会最好。同样,社会的需要驱使着人类的豪猪在一起,只会被他们性质中许多刺痛和不愉快的品质相互排斥。“

诺贝尔奖获得者理查德费曼报告了原子的类似现象,原子是物质的基本组成部分。他的三卷教科书“费曼物理学讲座”开头的假设是,在一些灾难性事件侵蚀所有人类知识的情况下,下面的句子将包含最简单形式的关于自然的最有用的信息:“... all事物是由原子组成的 - 在永久运动中四处移动的小颗粒,当它们相隔一段距离时相互吸引,但在相互挤压时排斥。

然而,原子和分子与表面相互作用的性质甚至更加复杂,正如物理学家Lenard-Jones在1932年所发现的那样。在某些情况下,可能会发生两种键合模式:弱键合,称为物理吸附,和强烈的结合,称为化学吸附。物理吸附会使灰尘粘在表面上,或让壁虎在墙壁和天花板上行走而不会脱落。化学吸附比物理吸附强10至100倍。物理吸附和化学吸附之间的相互作用对于汽车催化转化器和通过催化反应构建基本化学品的工业反应器中的废气的清洁是至关重要的。

两种吸附模式由显示两个最小值的能量曲线表示。几十年来,这些能量曲线已经在物理化学和表面科学的教科书中展示,尽管实验获取仅限于物理吸附和化学吸附发生的平衡点。来自雷根斯堡大学的一组实验物理学家,Ferdinand Huber,Julian Berwanger和Franz J. Giessibl,已经实验性地记录了从物理吸附到化学吸附过渡的能量曲线的起源。

他们通过将CO分子连接到原子力显微镜的尖端并将其移向位于铜表面上的单个铁原子并记录在该过程中起作用的力来实现这一点。该团队包括来自Ludwig-Maximilians-Universitity Munich的量子化学家Svitlana Polyesa,Sergiy Mankovsky和Hubert Ebert,他们制定了理论解释。克服物理吸附和化学吸附之间的能量障碍需要重组电子(杂交),构成键,正如量子化学计算中所证实的那样。

回到叔本华和人际关系,人们在克服可能的初步排斥后也会变得高度吸引并不是闻所未闻。

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2019-08-04 22:46:01
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2019-09-05 16:20:01
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