J. Phys. France 51, 1961-1969 (1990)
DOI: 10.1051/jphys:0199000510170196100

Structural characterization of krypton physisorption on (0001) graphite pre-plated with cyclohexane

A. Razafitianamaharavo¹, P. Convert², J.P. Coulomb³, B. Croset⁴ et N. Dupont-Pavlovsky<sup>1

1</sup>  CNRS, Laboratoire Maurice Letort, 54600 Villers les Nancy, France
²  Institut Laue Langevin, 156 Centre de Tri, 38042 Grenoble Cedex, France
³  CRMC2, Département de Physique, Faculté des Sciences de Luminy, Case 901, 13288 Marseille Cedex 09, France
⁴  Groupe de Physique des Solides, Paris V, 75251 Paris Cedex 05, France

Abstract
The structural characterization of the composite film formed by physisorption of krypton on (0001) graphite pre-plated with a monolayer of cyclohexane has been performed by neutron and X-ray diffraction. The organization of the composite film predicted by means of volumetric measurements on a very uniform surface (exfoliated graphite) is mostly preserved on compressed exfoliated graphite (Papyex) used for diffraction experiments in spite of enhanced difficulties in reaching the adsorption equilibrium, resulting from the Papyex density. Krypton adsorption at 77 K results in the compression of the pre-adsorbed cyclohexane layer to its densest state, followed by its partial displacement and the formation of three-dimensional crystallites. The fraction of cyclohexane remaining in the adsorbed state is involved in a two-dimensional solution with krypton, of √3 x √3 commensurate structure. Beyond the first layer, krypton adsorbs on itself.

Résumé
Le film mixte formé lors de la physisorption de krypton sur une surface de graphite (0001) pré-recouverte d'une monocouche de cyclohexane a été étudié par diffraction de neutrons et de rayons X. L'organisation de la couche mixte prévue à partir des résultats obtenus par volumétrie d'adsorption sur une surface très uniforme (graphite exfolié) est dans son ensemble conservée sur les échantillons de graphite exfolié recomprimé (Papyex) utilisés pour les expériences de diffraction, malgré les difficultés d'atteinte de l'équilibre d'adsorption liées à la densité du Papyex. L'adsorption de krypton à 77 K provoque la compression de la couche de cyclohexane pré-adsorbé jusqu'à son état le plus dense, puis son déplacement partiel et la formation de cristallites tridimensionnels. La fraction de cyclohexane restant à l'état adsorbé est impliquée dans une solution bidimensionnelle avec le krypton, de structure commensurable √3 x √3. Au-delà de la première couche, le krypton s'adsorbe sur lui-même.

PACS
6843 - Chemisorption/physisorption: adsorbates on surfaces.

Key words
adsorption -- graphite -- krypton -- neutron diffraction examination of materials -- organic compounds -- X ray diffraction examination of materials