2012/12/29
比利時與法國科學家最近重新量測固態硒(selenium, Se)的表面能，得到的數值比過去的研究結果高上許多。硒元素在奈米科技的應用上相當重要，故此一發現對於硒相關應用將有著重大影響，這些應用包含太陽電池、光伏板、電腦記憶體、抗菌塗料以及硒化鎘量子點發光二極體等。
硒的表面能是由M. H. Lee等人於1971年首先測量出來，他們根據硒在20°C熔化外推出其表面能約為0.175 J/m2。該團隊也試圖藉由測量硒表面與液體之間的接觸角(contact angle)來確定硒的表面能，其中液體的表面能在0.028–0.052 J/m2之間，然而由於硒表面上的水吸附或雜質問題而未能成功。
最近，德國蒙斯(Mons)大學與法國微電子與奈米科技研究院(IEMN)的研究人員重新進行上述接觸角實驗。他們在溫濕度可精確控制下的無塵室進行，作為探針用的液體表面能也較廣(0.047-0.718 J/m2)。團隊主持人Gregory Guisbiers表示，利用奈米熱力學模型計算出的固態硒表面能理論值約為0.285 J/m2，一般探針液體的表面能不到0.1 J/m2，而非傳統探針液體如水銀與鎵的表面能值可涵蓋此理論值。他們選擇了四種液體，其中兩種表面能低於硒(乙二醇與去離子水)，另外兩種則具有較高的表面能(水銀與鎵)。
實驗結果發現硒的表面能約為0.291 J/m2，相當接近理論預測值。該團隊表示，此新數據將對硒相關的奈米科技應用相當重要。Guisbiers解釋，表面能為創造新表面所需之能量，而在奈米尺度中，表面面積乃是重要關鍵。此新結果同時有助於抗菌塗料的改良以及含硒奈米合金相圖的預測。更精確的表面能將使得表面塗料有著更佳的細菌吸附效果；硒奈米合金則對於電腦記憶體產業十分重要。
研究人員計畫探討此硒表面能與溫度的關係，同時改良其奈米熱力學模型。他們的理論模型目前可區分塊材與表面原子，他們希望能進一步區分出邊緣以及角落原子。詳見Appl. Phys. Lett. Vol. 101, 231606 (2012)。
原始網站: http://nano.nchc.org.tw/
譯者:丁逸勳(台灣海洋大學材料工程研究所)
責任編輯:蔡雅