亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Growth Mechanism and Kinetics of Diamond in Liquid Gallium from Quantum Mechanics Molecular Dynamics Simulations

钻石 材料科学 分子动力学 增长率 化学物理 碳纤维 动力学 晶体生长 密度泛函理论 热力学 结晶学 计算化学 化学 复合材料 冶金 几何学 物理 复合数 量子力学 数学
作者
Yidi Shen,Sergey I. Morozov,Dulce C. Camacho‐Mojica,Rodney S. Ruoff,Qi An,William A. Goddard
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (27): 33046-33055 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acsami.3c03314
摘要

Ruoff and co-workers recently demonstrated low-temperature (1193 K) homoepitaxial diamond growth from liquid gallium solvent. To develop an atomistic mechanism for diamond growth underlying this remarkable demonstration, we carried out density functional theory-based molecular dynamics (DFT-MD) simulations to examine the mechanism of single-crystal diamond growth on various low-index crystallographic diamond surfaces (100), (110), and (111) in liquid Ga with CH4. We find that carbon linear chains form in liquid Ga and then react with the growing diamond surface, leading first to the formation of carbon rings on the surface and then initiation of diamond growth. Our simulations find faster growth on the (110) surface than on the (100) or (111) surfaces, suggesting the (110) surface as a plausible growth surface in liquid Ga. For (110) surface growth, we predict the optimum growth temperature to be ∼1300 K, arising from a balance between the kinetics of forming carbon chains dissolved in Ga and the stability of carbon rings on the growing surface. We find that the rate-determining step for diamond growth is dehydrogenation of the growing hydrogenated (110) surface of diamond. Inspired by the recent experimental studies by Ruoff and co-workers demonstrating that Si accelerates diamond growth in Ga, we show that addition of Si into liquid Ga significantly increases the rate of dehydrogenating the growing surface. Extrapolating from the DFT-MD predicted rates at 2800 to 3500 K, we predict the growth rate at the experimental growth temperature of 1193 K, leading to rates in reasonable agreement with the experiment. These fundamental mechanisms should provide guidance in optimizing low-temperature diamond growth.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
kdjc完成签到 ,获得积分10
刚刚
Owen应助XXX987采纳,获得10
16秒前
重生成搞学术的卤蛋完成签到 ,获得积分10
23秒前
43秒前
柠橙完成签到,获得积分10
45秒前
1分钟前
Boro发布了新的文献求助10
1分钟前
2分钟前
2分钟前
2分钟前
XXX987发布了新的文献求助10
2分钟前
2分钟前
XXX987完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
2分钟前
corleeang完成签到 ,获得积分10
3分钟前
如果完成签到 ,获得积分10
3分钟前
3分钟前
3分钟前
无常发布了新的文献求助10
3分钟前
无常完成签到,获得积分10
4分钟前
4分钟前
4分钟前
陈浩发布了新的文献求助10
4分钟前
4分钟前
啊哈哈发布了新的文献求助50
4分钟前
4分钟前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
4分钟前
所所应助科研通管家采纳,获得10
4分钟前
小二郎应助小伊采纳,获得10
5分钟前
6分钟前
善学以致用应助学术混子采纳,获得10
6分钟前
小伊发布了新的文献求助10
6分钟前
6分钟前
学术混子发布了新的文献求助10
6分钟前
ma完成签到,获得积分20
6分钟前
6分钟前
Jasper应助科研通管家采纳,获得10
6分钟前
脑洞疼应助ma采纳,获得10
6分钟前
高分求助中
Cronologia da história de Macau 1600
Treatment response-adapted risk index model for survival prediction and adjuvant chemotherapy selection in nonmetastatic nasopharyngeal carcinoma 1000
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
BRITTLE FRACTURE IN WELDED SHIPS 1000
Intentional optical interference with precision weapons (in Russian) Преднамеренные оптические помехи высокоточному оружию 1000
Atlas of Anatomy 5th original digital 2025的PDF高清电子版(非压缩版,大小约400-600兆,能更大就更好了) 1000
Toughness acceptance criteria for rack materials and weldments in jack-ups 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 物理化学 光电子学 细胞生物学 基因 电极 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6195371
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8022469
关于积分的说明 16696266
捐赠科研通 5290317
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2819513
邀请新用户注册赠送积分活动 1799244
关于科研通互助平台的介绍 1662150