複雑なシステムでの物質の移動は、最も一般的には拡散の結果です。これは、原子または分子が高濃度の領域から低濃度の領域に移動し、最終的にこれらの原子または分子の濃度が全体で均一になるメカニズムです。媒体全体。そのような場合です。ジュースと水 – 一緒に混ぜて十分な時間放置すると、ジュースはグラス全体の水に均一に分配されます.
ただし、マイクロスケールおよびナノスケールでは、移動の他のメカニズムもあり、拡散と競合することが多く、最終結果が異なることがよくあります。これは、極薄のゲルマニウム ウェッティング フィルム上に堆積された銀と金のナノレイヤーの場合です。
銀や金の薄膜は、さまざまな種類の光デバイスに広く使用されています。それらの性能は、金属層の粗さに依存します。しかし、一般的に使用されるほとんどの酸化物基板への銀と金の接着性は非常に低いため、数十ナノメートル以下のオーダーの厚さで滑らかなプラズモニック金属層を成長させることは困難な作業です。
これらの現象を軽減するために、基板と金属の間に極薄のゲルマニウム中間層を使用することが提案されています。これは本質的に接着剤として機能し、サンドイッチのような構造を形成します。ただし、Beilstein Journal of Nanotechnology に掲載された最近の研究では、 [1] および 表面科学 [2]、私たちは、ゲルマニウムが銀と金の膜の粗さを減少させるだけでなく、分離として知られるプロセスでこれらの層の底からそれらの表面に向かって急速に移動することを示しました.
銀と金のナノレイヤーは粒状構造を示します。これは、金属だけでできていて、非常に密集した極小の砂粒の層と考えることができます。基板と金属の間のゲルマニウム中間層の使用は、金属の粒状構造に影響を与えます。サンプル全体に金属粒子が均一に分布する代わりに、ゲルマニウム層と直接接触している粒子が大きく、遠くにある粒子は小さく、したがって数が多くなります。これは、ゲルマニウム中間層から離れるほど、粒界（2 つ以上の異なる粒子が接触している場所）と、多数の小さな粒子が互いに接触している粒界空隙が多く存在することを意味します。ゲルマニウム原子は、より多くの粒子が接触している点にあると、自由エンタルピーが低くなります。人間の言葉では、2 つの粒子の間の単純な粒子境界よりも、その位置にいることを好みます。これらのポイントのほとんどは金属層の表面近くにあるため、銀と金の両方の場合、ゲルマニウム原子が移動する場所です.
2 か月後、圧倒的多数のゲルマニウム原子が表面近くに見られ、Ge 層が最初に堆積された金属と基板の界面にはほとんどありません。これは重大な結果をもたらします。そのうちの 1 つは、光学デバイスを設計する際に考慮しなければならない金属の光学パラメーター (屈折率と吸光係数) の顕著な変更です。
これらの調査結果は、ジャーナル Surface Science に最近掲載された、金薄膜におけるゲルマニウム分離の証拠というタイトルの記事で説明されています。 また、Beilstein Journal of Nanotechnology に最近掲載された、Ge 膜上に堆積した Ag 層の Growth model and structure evolution というタイトルの記事。 これらの調査結果は、ワルシャワ大学 (物理学部および化学科) とビドゴシュチュの UTP 科学技術大学 (数学物理学研究所) の研究者の共同研究の結果です。
