薄膜、表面與奈米材料
關於金屬晶體表面能的敘述，下列何者正確？
- A表面原子失去部分鍵結而表面能為正，一般堆積越緊密的低指數面越小
- B表面原子的相鄰原子較少而能自由移動，比內部原子穩定，因此表面能為負值
- C金屬鍵沒有方向性，斷開的鍵數也與晶面無關，因此表面能與晶面的方向無關而固定
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正確答案：A. 表面原子失去部分鍵結而表面能為正，一般堆積越緊密的低指數面越小
將晶體切開形成表面時，表面原子會失去與相鄰原子的部分鍵結。能量因此升高，所以單位面積多餘的能量，即表面能，為正值。即使金屬鍵沒有方向性，被切斷的鍵數也依晶面而異，像FCC的{111}面這樣原子堆積緊密的面，垂直於面方向的鍵較少，因此表面能較小。所以在晶體的平衡形狀或成長後的粒子上，容易出現低指數的最密面。鍵結越強、熔點越高的金屬表面能越大，鎢約為3 J/m²，鋁約為1 J/m² 左右。