Colloidal model system for island formation

Abstract

We present model calculations to explore the possibility of colloidal island formation over strained surfaces. Colloids, aggregating due to attractive depletion interactions, are deposited onto a colloidal surface whose lattice constant and geometry can be varied by optical forces. This allows precise control of the strain between the substrate and the colloidal adsorbate. Three different strain fields are considered: fields with either an unidirectional or a hexagonal variation of strain, and fields with a combination of both variations. We find that the unidirectional field induces the formation of infinitely extended ridges, while hexagonal strain fields lead to regular pyramidal island structures which can be distorted in a controlled way by adding the unidirectional strain component. We furthermore study the dependence of island size on strain strength for the hexagonal strain pattern and find that the area occupied by an island is a constant fraction of the strain field's repeat unit.

Tasas de difusión y de deposición en un modelo de epitaxia coloidal

“…(4) con respecto al tiempo. Realizando esta integral y posteriormente tomando el promedio sobre η(t) se obtiene que (9) El promedio térmico de la expresión anterior da como resultado: (10) en donde se ha tomado en cuenta que 〈� � �0�〉 � = 0 y 〈� � �0�〉 � = � � (0).…”

“…De igual manera, este tipo de sistemas se puede emplear para estudiar la dinámica de procesos de relajación en sustratos deformados (strained layers ) (4,10) y gracias a los avances en la síntesis de coloides con formas e interacciones anisotrópicas, se espera que nuevas fronteras puedan alcanzarse en relación a la epitaxia molecular. En este ámbito, se puede considerar que el método más conveniente para estudiar los efectos inducidos por el sustrato en la formación de monocapas coloidales, es crear el sustrato mediante el empleo de pinzas ópticas, las cuales consisten en campos de luz extendidos creados convenientemente, por ejemplo, a través de la interferencia de haces láser.…”

“…En este ámbito, se puede considerar que el método más conveniente para estudiar los efectos inducidos por el sustrato en la formación de monocapas coloidales, es crear el sustrato mediante el empleo de pinzas ópticas, las cuales consisten en campos de luz extendidos creados convenientemente, por ejemplo, a través de la interferencia de haces láser. Esto permite la variación in situ de la constante de red del sustrato relativa a la talla del coloide y de la intensidad de la interacción sustrato-coloide; dependiendo del número de ángulos relativos entre los haces láser empleados, se pueden obtener sustratos que corresponden a todo el conjunto de redes de Bravais en 2D e incluso se pueden lograr sustrato cuasicristalinos (10,11) .…”

Partitioning a macroscopic system into independent subsystems

“…Getting precise estimates of the interface free energy ∆F is of interest in many practical problems, in which the separation of a system into non-interacting or weakly interacting subsystems plays a role [31,32]. Examples include the formation of islands in colloidal systems [33] or the formation of nanosize domains through epitaxial growth [34], to mention just two important cases; specifically, in colloidal systems, the knowledge of the degree of independence of the various islands in terms of the ratio between the interface energy and the total energy of the islands gives a handy criterion as to whether it is justified to treat single islands as systems per se in a simulation and thus acquire a large gain in computational eciency in analyzing the local microscopic details. Given the current development of nanothermodynamics in the direction of (bio-)technology, precise and computationally feasible free energy bounds may be further relevant for the statistical modeling of such nanosystems [35][36][37][38].…”