Dynamic Processes on Solid Surfaces

وقتی در فرودگاه یک جت جامبو می‌بینیم، گاهی تعجب می‌کنیم که چگونه چنین هواپیمای عظیم و سنگینی می‌تواند در آسمان پرواز کند. تا جایی که ما به صورت ایستا فکر کنیم، قطعا قابل درک نیست. به این ترتیب، دینامیک رفتاری کاملاً متفاوت از استاتیک ایجاد می کند. به عنوان مثال، وقتی می خواهیم نیترید آهن تهیه کنیم، یکی از متعارف ترین راه ها این است که آهن را در یک جو نیتروژن تحت فشارهای بالاتر از فشار تفکیک نیترید آهن در دماهای به اندازه کافی بالا قرار دهیم تا نیتروژن به داخل آهن فله نفوذ کند. . این راهی است که ترمودینامیک به ما می‌گوید که ادامه دهیم، که به یک دستگاه پرفشار پیچیده و گران قیمت، تکنیک‌های پیچیده و تلاش زیاد نیاز دارد. با این حال، اگر ما آمونیاک را روی آهن جاری کنیم، حتی در فشارهای کم، به راحتی می‌توانیم نیترید را آماده کنیم، البته به شرطی که فشار هیدروژن به اندازه کافی کم باشد. از آنجایی که سرعت دفع نیتروژن مرحله تعیین کننده تجزیه آمونیاک روی سطح آهن است، فشار مجازی نیتروژن در سطح می تواند به سطح بسیار بالایی برسد (همانطور که عموما پذیرفته شده است) زیرا در چنین سیستم دینامیکی، نیروی محرکه واکنش تجزیه آمونیاک نیتروژن را به داخل آهن فله می راند تا نیترید را تشکیل دهد. بنابراین، دینامیک رویکردی به طور قابل توجهی متفاوت از استاتیک است.

When we see a jumbo jet at the airport, we sometimes wonder how such a huge, heavy plane can fly high in the sky. To the extent that we think in a static way, it is certainly not understandable. In such a manner, dynamics yields behavior quite different from statics. When we want to prepare an iron nitride, for example, one of the most orthodox ways is to put iron in a nitrogen atmosphere under pressures higher than the dissociation pressure of the iron nitride at temperatures sufficiently high to let the nitrogen penetrate into the bulk iron. This is the way thermodynamics tells us to proceed, which requires an elaborate, expensive high-pressure apparatus, sophisticated techniques, and great efforts. However, if we flow ammonia over the iron, even under low pressures, we can easily prepare the nitride-provided the hydrogen pressure is sufficiently low. Since the nitrogen desorption rate is the determining step of the ammonia decomposition on the iron surface, the virtual pressure of nitrogen at the surface can reach an extremely high level (as is generally accepted) because, in such a dynamic system, the driving force of the ammonia decomposition reaction pushes the nitrogen into the bulk iron to form the nitride. Thus, dynamics is an approach considerably different from statics.