Низкотемпературная адсорбция газов на поверхности металлов (Обзор)

Abstract

Представлен обзор опубликованных результатов исследования адсорбции некоторых простых газов на поверхности металлов при низких (≤ 30 К) температурах подложки, вплоть до температуры жидкого гелия. Кратко описаны методы исследования низкотемпературной адсорбции газов. Наибольшее внимание уделено адсорбции водорода на переходных и благородных металлах. Результаты экспериментальных исследований на переходных металлах включают сведения о состоянии адсорбированных частиц (атомы–молекулы), спектрах адсорбционных состояний, кинетике адсорбционно-десорбционных процессов, участии предадсорбционных состояний в механизме адсорбции, роли различия квантовых свойств молекул H₂ и D₂ , влиянии двумерных фазовых переходов, структуре адсорбированного слоя, электронно-стимулированных процессах. Экспериментальные исследования адсорбции водорода на благородных металлах в сочетании с теоретическими расчетами предоставили информацию о тонких особенностях квантового механизма прилипания, в частности, захвате молекул в квазисвязанные состояния и влиянии дифракции на решетке поверхностных атомов. Рассмотрены данные о роли вращательного состояния молекул, орто-пара конверсии и прямой фотодесорбции. Приведен также обзор немногочисленных работ по адсорбции кислорода, окиси углерода и азота.

Подано огляд опублікованих результатів дослідження адсорбції деяких простих газів на поверхн і металів при низьких (≤ 30 К) температурах підкладки, аж до температури рідкого гелію. Коротко описано методи дослідження низькотемпературної адсорбції газів. Найбільшу увагу приділено адсорбції водню на перехідних та благородних металах. Результати експериментальних досліджень на перехідних металах включають відомості про стан адсорбованих частинок (атоми–молекули), спектри адсорбційних станів, кінетику адсорбційно-десорбційних процесів, участь передадсорбційних станів у механізмі адсорбції, роль розбіжностей квантових властивостей молекул H₂ і D₂ , вплив двовимірних фазових переходів, структуру адсорбованого шару, електронно-стимульовані процеси. Експериментальні дослідження адсорбції водню на благородних металах в сполученні з теоретичними розрахунками надали інформацію про тонкі особливості квантового механізму прилипання, зокрема, про захоплення молекул у кваз ізв’язані стани та вплив дифракції на гратці поверхневих атомів. Розглянуто дані про роль обертального стану молекул, орто-пара конверсію та пряму фотодесорбцію. Наведено також огляд нечисленних робіт з адсорбції кисню, окису вуглецю та азоту.

A review of the published data on adsorption of some simple gases at low temperatures (≤ 30 K) on metal surfaces is presented. The methods of investigating low-temperature gas adsorption are briefly described. Particular attention is given to hydrogen adsorption on transition and noble metals. The experimental results for transition metals include information about the state of adsorbed particles (atoms-molecules), the adsorption state spectra, the kinetics of adsorption-desorption processes, the precursor mediated mechanism of adsorption, the role of H₂ and D₂ quantum properties and 2D phase transitions, the adsorbed layer structure, and electron-stimulated processes. The experimental data on hydrogen adsorption in noble metals along with the theoretical calculations provide information on the fine peculiarities of the quantum sticking mechanism, in particular, on the capture of molecules in quasi-bounded states and the effect of diffraction by the surface atomic lattice. The data on the role of molecule rotational states, and ortho-para conversion and direct photodesorption of molecules are considered. A review of a few papers on adsorption of oxygen, carbon monoxide and nitrogen is also given.