title: Wetting by Intercalation and Strain Relaxation at Interfaces of Mica and Two-Dimensional Materials
Creators: name: Rauf, Abdul
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2025
Subjects: subject: Benetzung
subject: Wasser
subject: Grenzfläche
subject: Graphen
subject: Wetting
subject: Water
subject: Interface
subject: Graphene
subject: 541 Physikalische Chemie

description: Eine molekulare Wasserschicht adsorbiert aus der Umgebung auf Oberflächen und beeinflusst grundlegende Phänomene wie Adhäsion, Reibung und elektronische Eigenschaften. Zweidimensionale (2D) Materialien wie Graphen und MoS2 auf Glimmer bilden flexible Schlitzpore. Sie ermöglichen eine hochaufgelöste Abbildung einer Grenzschicht über Topographieänderungen. In dieser Dissertation wird die Benetzung der flexiblen Grenzflächen aus dem trockenen Zustand untersucht. Die Ergebnisse können in die folgenden drei Abschnitte unterteilt werden: 1.Morphologie der ersten Benetzungsschichten: Mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie (SFM) werden Hauptaspekte wie die relative Anfangsfeuchte, die Schichtdicke, die laterale Morphologie und die Benetzungsraten direkt beobachtet. Ein phänomenologisches Modell erklärt die laterale Strukturierung, die durch die Linienspannung an den Grenzflächen moduliert wird, die als lokalisierte Energiebarrieren wirken. 2.Nanomechanische Eigenschaften von begrenztem Wasser: Die mechanische Untersuchung der teilweise benetzten Grenzflächen zeigt isolierte Wasserinseln mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften. 3.Mechanismen der Dehnungsrelaxation: Raman- und Photolumineszenzspektren von Graphen bzw. MoS2 zeigen, wie die molekular dünne Wasserschicht die Dehnungsübertragung an den Grenzflächen beeinflusst. Interessanterweise zeigt Graphen unter trockenen Bedingungen eine Stick-Slip-Dehnungsrelaxation, geht aber in eine viskose Relaxation über, wenn eine vollständige Wasser-Monolage die Grenzfläche benetzt. Im Gegensatz dazu entspannt sich MoS2 durch fortschreitende Frakturierung, die durch Wasser vermittelt wird, was unterschiedliche Mechanismen der Dehnungsrelaxation verdeutlicht. Diese Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse für die Oberflächenwissenschaft und technologische Anwendungen im Zusammenhang mit Oberflächen und Grenzflächen.
description: A molecular layer of water adsorbs from ambient air onto surfaces, affecting fundamental phenomenon such as adhesion, friction, and electronic properties. Two-dimensional (2D) materials such as graphene and MoS2 on mica create flexible slitpores. These allow highly resolved mapping of an intercalating layer via topography changes. This dissertation investigates the wetting of the flexible interfaces from a dry state. The findings can be divided into the following three sections: 1. Morphology of the first wetting layers: Using Scanning Force Microscopy (SFM), key aspects such as onset relative humidity, layer thickness, lateral morphology, and wetting rates are directly observed. A phenomenological model explains the lateral structuring modulated by line tension at boundaries, which act as localized energy barriers. 2. Nanomechanical properties of confined water: Mechanically probing the partially wetted interfaces reveals isolated water islands with varying mechanical properties. 3. Strain relaxation mechanisms: Raman and Photoluminescence spectra of graphene and MoS2 respectively, reveals how the molecularly thin water layer influences strain transfer across the interfaces. Interestingly, graphene shows stick-slip strain relaxation in dry conditions, but changes to viscous relaxation when a complete water monolayer wets its interface. In contrast, MoS2 relaxes by progressive fracturing mediated by water, highlighting differing strain relaxation mechanisms. These findings provide significant insights for surface science and technological applications involving surfaces and interfaces.