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ダイヤモンドの構造
ダイヤモンドはsp3混成軌道で共有結合をしているらしいのですが ダイヤモンドの表面ではいったいどんな構造をしているのですか？ 炭素だけで済まそうとすると必ず歪んでしまう気がします…。
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そういうことで、表面というのは今でも良く分からないことだらけの領域です。 固体バルクなら、分析法はいろいろあります。 ｘ線結晶構造解析とか、固体NMRとか。 構造に周期性があるため、理論計算も容易（でもないですが）に行うことができます。 一方、表面は難しい。 まず、分析対象の原子・イオン・分子の数が圧倒的に固体バルクに比べて少ないから、分析手法の感度が悪い。 さらに構造の周期性が無いと、回折法は駄目。 構造も歪んでいたり、他の原子や分子がくっついていたりと複雑。 と難しいのです。 しかしながら、例えば金属を使った触媒反応や、電気化学反応など、表面で起こる化学反応は数多くありますし、石油化学工業など実用的にも広く用いられています。 ですので、表面の分析手法の開発およびそれを使った表面の研究は物理・化学のホットな分野の一つです。 ダイヤモンドの表面については私も良く知りませんが、シリコン表面については、半導体から化学センサーなどいろいろな応用面があるため、良く研究されています。 表面科学の教科書を紐解いて見られることをお勧めします。 難しい数式はおいておいて、構造の絵を眺めるだけでも参考になるでしょう。物理化学の教科書にも、表面科学の章があると思います。
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- anthracene
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質問者さんのお考えの通りです。 どうしてもあまった腕（ダングリング・ボンド）ができてしまいますから、構造を歪ませて無理やり結合を作ったり、別の原子（水素とか酸素とか）と結合したり、どうしようも無い場合は腕が余ったりと表面は固体バルクとは全く異なった環境になります。 同じことはシリコンでも置きます。 シリコンは酸素と親和性が高いため、表面は容易に酸化され、二酸化ケイ素に近い組成となります。これを還元、水素化することで、活性なSi-H表面を形成し、アルキル鎖などで修飾できることが分かっています。
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お礼
なるほど、いろいろと興味をもてました。 今度、学校の図書館で調べてみようと思います！