Einfluss der Oberflächenrauhigkeit auf die Austrittsarbeit von Gold: Eine Studie mit Dichtefunktionaltherorie

Der Einfluss der Oberflächenrauhigkeit auf die chemische Reaktivität von Gold hat eine erhebliche Bedeutung. Dieses Phänomen kann aus elektronischer Sicht durch die Untersuchung der Austrittsarbeit als eine fundamentale Materialeigenschaft erläutert werden. In dieser Forschung haben wir die Beziehung zwischen der Austrittsarbeit (WF) von Gold und der Oberflächenrauhigkeit mithilfe von Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen untersucht. Die Oberflächenrauhigkeit wurde aus zwei Perspektiven betrachtet: (1) Rauheitsdichte und (2) Rauheitsgeometrie. Die Ergebnisse zeigen eine Korrelation zwischen zunehmender Oberflächenrauhigkeit und abnehmender Austrittsarbeit von Gold. Die Reduzierung der Austrittsarbeit, insbesondere von ihrem anfänglichen Wert von 5,18–3,942 eV, bedeutet den Übergang von edlem Gold zu einem chemisch aktiven Metall. Die Analyse der Zustandsdichte zeigt die Veränderung in der Verteilung der Energiebänder, die das Entweichen von Elektronen von der Oberfläche erleichtert. Folglich führt die Zunahme der Rauheitsdichte zu einem konsistenten Rückgang der Austrittsarbeit, was mit der Smoluchowski-Glättung übereinstimmt. Bei der Rauheit, die durch Variationen in den geometrischen Merkmalen verursacht wird, hängen diese Veränderungen jedoch vom spezifischen Rauheitsmuster ab und zeigen keine vorhersehbare Korrelation mehr.