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方解石(104)的(2×1)重构导致的分子吸附的差异。

Differences in Molecular Adsorption Emanating from the (2 × 1) Reconstruction of Calcite(104).

机构信息

Fachbereich Physik, Universität Osnabrück, 49076 Osnabrück, Germany.

Department of Applied Physics, Aalto University, Helsinki FI-00076, Finland.

出版信息

J Phys Chem Lett. 2023 Feb 23;14(7):1983-1989. doi: 10.1021/acs.jpclett.2c03243. Epub 2023 Feb 16.

DOI:10.1021/acs.jpclett.2c03243
PMID:36794827
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10100545/
Abstract

Calcite, in the natural environment the most stable polymorph of calcium carbonate (CaCO), not only is an abundant mineral in the Earth's crust but also forms a central constituent in the biominerals of living organisms. Intensive studies of calcite(104), the surface supporting virtually all processes, have been performed, and the interaction with a plethora of adsorbed species has been studied. Surprisingly, there is still serious ambiguity regarding the properties of the calcite(104) surface: effects such as a row-pairing or a (2 × 1) reconstruction have been reported, yet so far without physicochemical explanation. Here, we unravel the microscopic geometry of calcite(104) using high-resolution atomic force microscopy (AFM) data acquired at 5 K combined with density functional theory (DFT) and AFM image calculations. A (2 × 1) reconstruction of a -symmetric surface is found to be the thermodynamically most stable form. Most importantly, a decisive impact of the (2 × 1) reconstruction on adsorbed species is revealed for carbon monoxide.

摘要

方解石是碳酸钙(CaCO3)在自然环境中最稳定的多晶型物,不仅在地壳中大量存在,而且还是生物体内生物矿物的主要组成部分。人们对方解石(104)表面进行了大量研究,这是几乎所有过程的支撑表面,也研究了与多种吸附物种的相互作用。令人惊讶的是,关于方解石(104)表面的性质仍然存在严重的不确定性:已经报道了例如行配对或(2×1)重构等效应,但迄今为止没有物理化学解释。在这里,我们使用在 5 K 下获得的高分辨率原子力显微镜 (AFM) 数据并结合密度泛函理论 (DFT) 和 AFM 图像计算来揭示方解石(104)的微观几何形状。结果发现,-对称表面的(2×1)重构是热力学上最稳定的形式。最重要的是,揭示了(2×1)重构对一氧化碳吸附物种的决定性影响。

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