Mechanical-chemical coupling at surfaces: prediction and experiment
表面机械化学耦合:预测和实验
基本信息
- 批准号:259138080
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2014
- 资助国家:德国
- 起止时间:2013-12-31 至 2019-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
While the partial atomic volume of foreign atoms in solid solutions or of constituents in intermetallic compounds, and hence the coupling between the stress state and the chemical potential, have been studied already for many decades by materials scientists, up to now the analogous processes at surfaces have not received much attention. The key goal of this project is the investigation of the coupling between the mechanics of surfaces and adsorption. The basic phenomenon is that a capillary force, the surface stress, is coupled to changes of state at the materials surface. Thus, the adsorption of atoms from gas or ions from solution, or the enrichment/depletion of electronic charge at the surface prompts deformation of the material. This phenomenon has recently found application in modern biosensors, whose miniaturized cantilevers deform measurably upon adsorption of atoms or molecules. Furthermore, it has been shown that the controlled reversible adsorption/desorption of atoms or ions can prompt large strain in nanoporous solids that promise application as metallic actuators with large amplitude and strain energy density. Understanding of the microscopic mechanisms behind the coupling of changes of state at materials surfaces and the stress state is still rudimentary at best. A theory that could predict the coupling strength for a given materials surface and adsorbate is still missing. Moreover, the surface stress changes upon reversible adsorption and desorption of light elements, which are particularly relevant for applications in actuation and sensing, remain poorly studied. In this context, the present proposal aims at 1.) providing for the first time quantitative values for the coupling between capillary force and adsorption from both experiment and theory and 2.) insight into the underlying microscopic mechanims. As model processes we plan to study the adsorption of H and O on Au, Pt and Ir surfaces. The theoretical method for calculation of the coupling strength is density functional theory. For efficient and exhaustive screening of the configuration space we additionally employ cluster expansion methods. In experiment, changes of the surface stress upon adsorption from gas and electrosorption are determined from cantilever bending. Complementary measurements of the variation of the electrode potential as a function of strain during different electrosorption processes are carried out with Dynamic Electro-Chemo-Mechanical Analysis, a technique developed by one of the applicants.
虽然材料科学家已经对固溶体中的外来原子或金属间化合物中的成分的部分原子体积以及应力状态和化学势之间的耦合进行了数十年的研究,但迄今为止,表面上的类似过程尚未受到太多关注。该项目的主要目标是研究表面力学与吸附之间的耦合。基本现象是毛细管力(表面应力)与材料表面的状态变化耦合。因此,气体中的原子或溶液中的离子的吸附,或表面电荷的富集/耗尽都会促使材料变形。这种现象最近在现代生物传感器中得到了应用,其微型悬臂在吸附原子或分子时会发生可测量的变形。此外,研究表明,原子或离子的受控可逆吸附/解吸可以促使纳米多孔固体产生大应变,有望用作具有大振幅和应变能密度的金属致动器。对材料表面状态变化和应力状态耦合背后的微观机制的理解充其量仍然是初级的。仍然缺乏能够预测给定材料表面和吸附物耦合强度的理论。此外,轻元素可逆吸附和解吸时的表面应力变化(这与驱动和传感应用特别相关)的研究仍然很少。在这种情况下,本提案的目的是:1.)首次从实验和理论中提供毛细管力和吸附之间耦合的定量值,2.)深入了解潜在的微观机制。作为模型过程,我们计划研究 H 和 O 在 Au、Pt 和 Ir 表面上的吸附。计算耦合强度的理论方法是密度泛函理论。为了有效且详尽地筛选配置空间,我们还采用了簇扩展方法。在实验中,通过悬臂弯曲确定气体吸附和电吸附时表面应力的变化。在不同的电吸附过程中电极电势随应变的变化的补充测量是利用动态电化学机械分析来进行的,动态电化学分析是申请人之一开发的技术。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Professor Dr. Stefan Müller (†)其他文献
Professor Dr. Stefan Müller (†)的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Professor Dr. Stefan Müller (†)', 18)}}的其他基金
Quantum mechanically based quantitative description of metal alloy surfaces as function of the environment
基于量子力学的金属合金表面作为环境函数的定量描述
- 批准号:
269857303 - 财政年份:2015
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Units
Precipitate hardening and aging in Ni-rich Ni-Re alloys
富镍镍铼合金中的沉淀硬化和时效
- 批准号:
84702733 - 财政年份:2008
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Materials World Network: Computer-based discovery of novel low-energy structures in intermetallic compounds
材料世界网络:基于计算机发现金属间化合物中新型低能结构
- 批准号:
5403010 - 财政年份:2003
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Segregation an Oberflächen: Vorhersage auf ab-initio Basis
表面偏析:从头开始的预测
- 批准号:
5396220 - 财政年份:2002
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
相似国自然基金
NbZrTi基多主元合金中化学不均匀性对辐照行为的影响研究
- 批准号:12305290
- 批准年份:2023
- 资助金额:30.00 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
中性粒细胞在体内条件下重编程为造血干祖细胞的研究
- 批准号:92068101
- 批准年份:2020
- 资助金额:80.0 万元
- 项目类别:重大研究计划
小分子化合物促进肝细胞增殖和肝脏再生的研究
- 批准号:32000504
- 批准年份:2020
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
一种新的质子感知Gq蛋白偶联受体的筛选及其鉴定
- 批准号:31960149
- 批准年份:2019
- 资助金额:39.0 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
亚纳米单分子定位技术研究化学修饰对蛋白-膜相互作用的干预
- 批准号:91753104
- 批准年份:2017
- 资助金额:70.0 万元
- 项目类别:重大研究计划
Chinese Journal of Chemical Engineering
- 批准号:21224004
- 批准年份:2012
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
自成漆酶/介体体系应用于化学机械浆清洁漂白及树脂障碍控制的研究
- 批准号:21006034
- 批准年份:2010
- 资助金额:19.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
Chinese Journal of Chemical Engineering
- 批准号:21024805
- 批准年份:2010
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
美洲大蠊药材养殖及加工过程中化学成分动态变化与生物活性的相关性研究
- 批准号:81060329
- 批准年份:2010
- 资助金额:26.0 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
马缨丹Lantana camara提取物对水葫芦Eichhornia ctassipes 生长抑制作用的化学机制
- 批准号:30971927
- 批准年份:2009
- 资助金额:8.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Investigating sex-differences in cardiac electrical and mechanical function, and the impact of environmental xenoestrogens
研究心脏电功能和机械功能的性别差异以及环境异雌激素的影响
- 批准号:
10626719 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Investigating sex-differences in cardiac electrical and mechanical function, and the impact of environmental xenoestrogens
研究心脏电功能和机械功能的性别差异以及环境异雌激素的影响
- 批准号:
10386252 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Chemo-Mechanical Feedback between CAFs, Leader Cells, and the Extracellular Microenvironment Regulates Leader Cell Regulated Collective Cell Migration
CAF、前导细胞和细胞外微环境之间的化学机械反馈调节前导细胞调节集体细胞迁移
- 批准号:
10537168 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Mechanisms of Mechanical and Chemical Gating in Mechanosensitive Piezo1 Channels
机械敏感 Piezo1 通道中的机械和化学门控机制
- 批准号:
10166873 - 财政年份:2019
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Mechanisms of Mechanical and Chemical Gating in Mechanosensitive Piezo1 Channels
机械敏感 Piezo1 通道中的机械和化学门控机制
- 批准号:
10408005 - 财政年份:2019
- 资助金额:
-- - 项目类别:
SPP 1713: Strong Coupling of Thermo-Chemical and Thermo-Mechanical States in Applied Materials
SPP 1713:应用材料中热化学和热机械状态的强耦合
- 批准号:
237105621 - 财政年份:2014
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Priority Programmes
Dynamics and Chemical - Mechanical Coupling in PEM Fuel Cells
PEM 燃料电池中的动力学和化学 - 机械耦合
- 批准号:
0354279 - 财政年份:2004
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Standard Grant














{{item.name}}会员




