當(dāng)兩種材料之間發(fā)生物理接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生接觸帶電。在現(xiàn)已發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的一份新報(bào)告中，丁力和中國和美國的納米科學(xué)、納米能源和材料科學(xué)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)詳細(xì)介紹了兩種固體材料之間的原子特征光子發(fā)射光譜。在接觸帶電期間，電子轉(zhuǎn)移可以發(fā)生在從一種材料中的原子到另一種材料中的另一個(gè)原子的界面處，同時(shí)還有光子發(fā)射。

該過程可以輔助接觸帶電誘導(dǎo)界面光子發(fā)射光譜(CEIPES)檢測界面處接觸帶電對應(yīng)的光譜，并影響對固體、液體和氣體之間相互作用的認(rèn)識(shí)。這項(xiàng)研究的物理學(xué)可以擴(kuò)展到X射線發(fā)射、俄歇電子激發(fā)和接觸帶電過程中的電子發(fā)射，還有待探索。這項(xiàng)工作導(dǎo)致了一個(gè)稱為接觸帶電誘導(dǎo)界面光譜(CEIIS)的一般領(lǐng)域。

摩擦起電

接觸帶電是一個(gè)科學(xué)術(shù)語，用于描述眾所周知的摩擦帶電現(xiàn)象，它定義了物理接觸產(chǎn)生的電荷。這個(gè)概念在日常生活和自然界中都很普遍，發(fā)生在鞋子和地面之間，當(dāng)云在空中移動(dòng)時(shí)，當(dāng)?shù)厍蛘饎?dòng)時(shí)。雖然這個(gè)過程在2600多年前首次被記錄下來，但科學(xué)家們?nèi)栽跔幷撨@個(gè)過程背后的機(jī)制。該領(lǐng)域的研究隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，以描述這種現(xiàn)象的真正復(fù)雜性，盡管有些觀察結(jié)果令人費(fèi)解或相互矛盾。在這項(xiàng)工作中，Li等人觀察到原子特征光子發(fā)射通過將氟化乙烯丙烯(FEP)與丙烯酸或FEP與石英接觸，在固-固界面接觸帶電期間的光譜。與摩擦發(fā)光相比，接觸帶電引起的特征光子發(fā)射可以攜帶有關(guān)界面能量結(jié)構(gòu)的豐富信息。Li等人提出了三種可能的物理過程來理解電荷帶電過程中電子電荷轉(zhuǎn)移引起的光子發(fā)射。該過程被稱為接觸帶電誘導(dǎo)界面光子光譜(CEIPES)，可以讓研究人員研究固-固界面的電子躍遷。

Li等人制作了夾在金屬蓋和金屬底座之間的空心圓柱體的核心部件，他們在其中使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)四個(gè)金屬風(fēng)扇。該團(tuán)隊(duì)將接觸帶電(CE)材料連接到金屬風(fēng)扇或氣缸上，并在風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)過程中在界面處感應(yīng)出CE。他們使用壓力馬達(dá)測量壓力，并通過流量計(jì)控制真空室入口和出口的差流。如果光子信號(hào)來自核心，他們可以使用帶有靈敏電荷耦合器件檢測器的光譜儀記錄下來。Li等人注意到與CE物理過程相關(guān)的光子發(fā)射。例如，

電子轉(zhuǎn)移的物理過程

該團(tuán)隊(duì)接下來說明了與設(shè)置中的能級(jí)和電子躍遷相關(guān)的光子發(fā)射線背后的物理過程。例如，當(dāng)FEP材料接觸石英時(shí)，這些材料會(huì)發(fā)生電子躍遷，包括在石英表面的氫和氧等原子之間的躍遷。該團(tuán)隊(duì)總結(jié)了接觸帶電過程中不同原子之間電子躍遷的可能物理途徑，并指出了電子躍遷到激發(fā)態(tài)的兩種可能方法，包括(1)電子從分子軌道躍遷到原子的激發(fā)態(tài)，或(2)原子內(nèi)部從較低能級(jí)激發(fā)到較高能級(jí)。此外，激發(fā)態(tài)電子可以通過發(fā)射光子躍遷到較低的能級(jí)。接觸帶電誘導(dǎo)界面光子發(fā)射光譜(CEIPES)不同于分子的熒光光譜，其中CEIIPES與相對于電子轉(zhuǎn)移的光子發(fā)射相關(guān)兩個(gè)原子之間。相比之下，熒光光譜與具有許多振動(dòng)能級(jí)的分子能級(jí)之間的電子躍遷有關(guān)。該團(tuán)隊(duì)隨后強(qiáng)調(diào)了氫原子在接觸帶電過程中的作用，其中H原子在實(shí)驗(yàn)中具有獨(dú)特的作用。目前的研究僅證明了相對于CEIIPES在固-固界面上的光子發(fā)射，該團(tuán)隊(duì)打算使用該方法并在固-液、固-氣、氣-氣和氣-液以及液-液體界面。

外表

通過這種方式，DingLi及其同事觀察了兩種固體之間接觸帶電過程中的原子特征光子發(fā)射光譜。在工作期間，在接觸帶電過程中，電子從特定材料的一個(gè)原子轉(zhuǎn)移到界面處另一種材料中的另一個(gè)原子，這一過程稱為接觸帶電誘導(dǎo)界面光子發(fā)射光譜(CEIPES)。的過程中發(fā)生通過能量共振轉(zhuǎn)移時(shí)的原子不同的材料相互靠近。該團(tuán)隊(duì)分析了接觸帶電的基本過程，以更好地了解兩種材料在接觸帶電后如何充電，以評(píng)估液體、固體和氣體之間的相互作用。這項(xiàng)工作特定于固-固界面，適用于更一般的情況，例如X射線發(fā)射和俄歇電子激發(fā)。

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