Исследование поверхности кремнезоля методом рентгеновского рассеяния
Тихонов А.М., Асадчиков В.Е., Волков Ю.О., Рощин Б.С., Хонкимаки В., Бланко М.В.

Received: June 17, 2020

DOI: 10.31857/S0044451021010016

PDF (666.4K)

Методами рефлектометрии и диффузного (незеркального) рассеяния синхротронного излучения с энергией фотонов около 71 кэВ исследована структура планарной поверхности коллоидных растворов аморфных 27-нанометровых частиц кремнезема, обогащенных тяжелыми щелочными ионами K⁺, Rb⁺ и Cs⁺. В работе для жидкофазных систем применен самосогласованный подход, позволяющий без использования какой-либо априорной информации о приповерхностной структуре восстановить по экспериментальным данным как профили электронной концентрации перпендикулярно поверхности гидрозоля, так и спектры корреляционной функции высот в плоскости поверхности. Представленный анализ показывает, что при высоких pH щелочные катионы с большим радиусом и поверхностной концентрацией м^-2 замещают ионы Na⁺ с меньшим радиусом. Этот результат находится как в качественном согласии с зависимостью одноионной электростатической свободной энергии Харкаца-Улструпа от ионного радиуса, так и в количественном хорошо соответствует данным других работ с использованием капиллярно-волнового подхода. Интегральное значение эффективной высоты шероховатости границ раздела A в пределах погрешности совпадает с предсказанием теории капиллярных волн, однако полученные из эксперимента спектры корреляционной функции высот принципиально отличаются от теоретических в области низких пространственных частот u < 10^-3 нм^-1. Аппроксимация спектров суммой двух K-корреляционных распределений указывает на переход от собственной шероховатости компактного слоя ионов щелочных металлов к капиллярной шероховатости поверхности жидкости в области корреляционной длины около 1 мкм. Совокупность имеющихся данных, по нашему мнению, свидетельствует о дроблении этого слоя на двумерные кластеры - острова Вигнера.