Pembersihan Permukaan Atom

Persiapan dan Pembersihan Permukaan Atom

Oleh : Haiyul Fadhli 

Komposisi Permukaaan
Tahap pertama untuk memahami cara permukaan mengkatalisa reaksi, adalah dengan cara mennentukan sifat permukaan adsorben yang bersih. Dalam hubungan ini “bersih” bukan hanya berarti menggosok sampel itu dan memegangnya dengan hati-hati. Pada kondisi normal, permukaan itu secara konstan dihujani dengan partikel gas, dan permukaan yang baru disiapkan itu, segara ditutui. Kecepatan penutupan ini dapat deperkirakan dengan teori kinetika gas. Ungkapan yang dihasilkan untuk jumlah tabrakan per satuan luas persatuan waktu jika tekanannya p adalah.
Zw = P
        (2πmkT)1/2
Bentuk praktis dari persamaan itu :
Zw / cm-2s-1 = 3,51 x 1022 p/Torr
                       {(K/T)XM/(g mol-1)}1/2

Dengan M merupakan massa molar gas. Untuk udara (M ≈ 29,9 mol-1) pada 1 atom dan 250C, frekwensi tumbukannya adalah 3 X 1023 cm-2s-1. Karena 1 cm2 permukaan logam terdiri dari sekitar 1015 atom, maka setiap atom diserang sekitar 1018 kali perdetik. Bahkan jika hanya sedikit tumbukan yang meninggalkan sebuah molekul yang terasorpsi pada permukaan, berarti waktu tetap bersihnya permukaan yang sudah disiapkan itu sangat pendek.
Teknik vakum tinggi (UHV)
UHV diperlukan untuk aplikasi ini untuk mengurangi kontaminasi permukaan, dengan mengurangi jumlah molekul mencapai sampel selama periode waktu tertentu. Pada 0,1 MPa (10-6 Torr), hanya membutuhkan waktu 1 detik untuk menutupi permukaan dengan kontaminan.
Pemecahan yang nyata adalah dengan mengurangi tekanan. Jika tekanan dikurangi hingga µTorr (seperti dalam sistem vakum yang sederhana), frekwensi tumbukan nya turun sampai sekitar 4 x 1014 cm -2s-1 . hal ini sesuai dengan suatu serangan per atom permukaan dalam setiap 3 detik. Walaupun dalam kebanyakan eksperimen waktu itu terlalu singkat, tetapi dalam teknik vakum ultra tinggi (UHV) tekanan serendah 1 nTorr (10-9 Torr, ketika Zw = 1011 cm-2 s-1) dicapai secara rutin, dan tekanan sebesar 10 pTorr (10-11 Torr, ketika Zw = 109 cm-2 s-1) dicapai secara hati-hati. Frekwensi tumbukan ini sesuai dengan penyerangan setiap atom permukaaan sekali setiap 103 sampai 105 detik, atau sekitar satu atau dua kali perjam.
 Susunan alat UHV sedemikian rupa, sehingga seluruh bagian yang divakumkan, dapat dipanaskan sampai 200-3000c selama beberapa jam untuk mendorong molekul gas dari dinding. Semua keran dan segel terbuat dari logam untuk menghindari kontaminasi dari lemak. Sampel biasanya berbentuk Kristal tunggal (dan ada kalanya sebagai lembaran tipis, serat, atau ujung yang tajam) jika yang akan diteliti adalah peranan bidang Kristal yang khusus, maka sampel itu berupa kristall tunggal dengan sisi yang dibuat dengan mesin, digosok dan dietsa secara kimia. Pembersihan awal permukaan, dilakukan dengan pemanasan listrik atau menghujaninya dengan ion gas yang dipercepat. Hal yang terakhir ini dilakukan dengan hati-hati, dapat merusak struktur permukaannya sehingga menghasilkan kumpulan atom yang bersifat amorf. Untuk mengembalikan permukaan itu ke keadaan teratur, diperlukan pemanasan pada temperature tinggi, dan segera mendinginkannnya.

DAFTAR PUSTAKA
Atkins, P. W. 1997. Kimia Fisika Jilid 2. Edisi IV. Penerbit Erlangga. Jakarta.
Anonim, http://en.wikipedia.org/wiki/Ultra-high_vacuum