Article Dans Une Revue Physical Chemistry Chemical Physics Année : 2025

The clean and hydrated low-index Rb2Ti2O5 surfaces

Résumé

Despite the remarkable dielectric properties of Rb2Ti2O5 upon exposure to a humid atmosphere, its surfaces are still poorly known, to date. Here we study the atomic-scale structure of the clean (100), (010) and (001) surfaces, and the onset of water adsorption via density functional theory. Among them, the clean (001) surface has a very low surface energy, much smaller than most terminations of other perovskites or titania. Rb2Ti2O5 (001) is also very reactive towards water, which adsorbs as a molecule, forming regular water arrays on the surface. From the calculations, we conclude that Rb2Ti2O5 could very easily cleave under ambient conditions, forming (001) planes with ordered adsorbed water and almost null surface stress. Although Rb2Ti2O5 is a three-dimensional crystal, it behaves in this respect as a two-dimensional compound, such as graphite or layered perovskites.

Malgré les propriétés diélectriques remarquables du Rb2Ti2O5 lorsqu'il est exposé à une atmosphère humide, ses surfaces sont encore mal connues à ce jour. Nous étudions ici la structure à l'échelle atomique des surfaces propres (100), (010) et (001), ainsi que le début de l'adsorption d'eau par le biais de la théorie de la fonctionnelle de la densité. Parmi ces surfaces, la surface (001) présente une énergie de surface très faible, bien inférieure à la plupart des terminaisons d'autres pérovskites ou du titane. Rb2Ti2O5 (001) est également très réactif vis-à-vis de l'eau, qui s'adsorbe sous forme moléculaire, formant des réseaux d'eau réguliers sur la surface. Ces résultats nous permettent de conclure que le Rb2Ti2O5 pourrait très facilement se cliver dans des conditions ambiantes, formant des plans (001) avec des molécules d'eau adsorbées ordonnées et des contraintes de surface quasiment nulles. Bien que le Rb2Ti2O5 soit un cristal tridimensionnel, il se comporte à cet égard comme un composé bidimensionnel, tel que le graphite ou les pérovskites en couches.

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hal-05037200 , version 1 (16-04-2025)

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Citer

Guillaume Benas, Sofia de Sousa Coutinho, Brigitte Leridon, Fabio Finocchi. The clean and hydrated low-index Rb2Ti2O5 surfaces. Physical Chemistry Chemical Physics, 2025, 27 (18), pp.9537-9548. ⟨10.17172/NOMAD/2024.11.21-1⟩. ⟨hal-05037200⟩
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