IDENTIFYING DATA 2007_08
Subject CIÈNCIA DE SUPERFÍCIES Code 205151108
Study programme
Nanociència i Nanotecnologia (2006)
Cycle 2on
Descriptors Credits Type Year Period
5 Obligatòria Primer Únic anual
Modality and teaching language
Department Química Analítica i Química Orgànica
Coordinator
E-mail
Lecturers
Web http://http://www.ub.edu/nanotec/assignatures.php
General description and relevant information Objectius: El control de l’estructura atòmico-molecular es basa en l’estat sòlid. Un sòlid cristal.lí ofereix una superfície o interfície estructurada on te lloc la reacció, o bé, serveix de suport per a l’estructuració i/o reacció d’altres entitats moleculars. Així doncs, el control de la superfície( o interfície sòlid-gas) o de qualsevulla interfície(sòlid-líquid, líquid-líquid, etc) es essencial per a la funcionalitat del nostre sistema. L’objectiu genèric es l’estudi físico-químic d’una superfície. CONTINGUTS: 1.- Ciencia de Superfícies, el preàmbul de la nanociencia. Aspectes termodinàmics: Energia superficial, estrés superficial, adhesió. Capilaritat, angle de contacte. 2.- Estructura d’una superfície neta. Cristalografia superficial. Técniques d’estudi de l’estructura: LEED, HREM, SPM. Relaxació i reconstrucció. Morfologia de la superfície. Estructura electrònica:conductors,semiconductors i aïllants. 3.- Tècniques superficials d’anàlisi: Sensibilitat i especificitat superficial. XPS&UPS,AES i SIMS. Espectroscòpia vibracional:IR,EELS. Conceptes bàsics en Espectroscòpia local i maping. (Electron Microscopy - SEM & SAM . Imaging XPS. SIMS Imaging & Depth Profiling. Auger Depth Profiling. Scanning Probe Microscopy (STM/AFM)) 4.- Adsorció de moléculas a una superficie. Enllaç molecular a una superficie: Superestructures. Reconstrucció en presència d’un adsorbat. Exemples d’estructures. Cinètica d’adsorció. Corbes d’energia potencial I energètica de l’adsorció. Mobilitat i difusió a la superficie. El procés de desorció. 5.- Termodinàmica i cinètica d’adsorció. Adsorció a la interfase sòlid-líquid. Químisorció i catàlisi:mecanismes. Relació cinètica-estructura. 6.- Tècniques de formació de superfícies ben definides. Creixement i epitaxia. Aspectes termodinàmics i cinètics(quasi-equilibri i no-equilibri) Tècniques de creixement: MBE, CVD, Ablació per làser. Sistemes auto-ensamblats (SAM’s) i capes de Langmuir-Blodgett(LB’s). 7.- Propietats mecàniques de sòlids. Tribologia: fricció, indentació, adhesió. Nanoindentació: microscopia de forces per mesurar propietats mecàniques. Nanotribologia: Microscopia de forces laterals per a mesurar fricció molecular 8.- Aplicacions a sistemes: Sessions de presentació de resultats per part dels propis autors. En el cas del Tema 8, Aplicacions, es convidarà a 4-5 Investigadors a fer una presentació de ciència de superfícies adreçada a sistemes Nano en una única sessió per Investigador.

Competències
Type A Code Competences Specific
  Recerca
Type B Code Competences Transversal
  Recerca
Type C Code Competences Nuclear
  Recerca

Objectius d'aprenentatge
Objectives Competences
El control de l'estructura atòmico-molecular es basa en l'estat sòlid. Un sòlid cristal.lí ofereix una superfície o interfície estructurada on te lloc la reacció, o bé, serveix de suport per a l'estructuració i/o reacció d'altres entitats moleculars Així doncs, el control de la superfície( o interfície sòlid-gas) o de qualsevulla interfície(sòlid-líquid, líquid-líquid, etc) es essencial per a la funcionalitat del nostre sistema. L'objectiu genèric es l'estudi físico-químic d'una superfície.

Continguts
Topic Sub-topic
1.- Ciencia de Superfícies, el preàmbul de la nanociencia. Aspectes termodinàmics: Energia superficial, estrés superficial, adhesió. Capilaritat, angle de contacte.
2.- Estructura d’una superfície neta. Cristalografia superficial. Técniques d’estudi de l’estructura: LEED, HREM, SPM. Relaxació i reconstrucció. Morfologia de la superfície. Estructura electrònica:conductors,semiconductors i aïllants.
3.- Tècniques superficials d’anàlisi: Sensibilitat i especificitat superficial. XPS&UPS,AES i SIMS. Espectroscòpia vibracional:IR,EELS. Conceptes bàsics en Espectroscòpia local i maping. (Electron Microscopy - SEM & SAM . Imaging XPS. SIMS Imaging & Depth Profiling. Auger Depth Profiling. Scanning Probe Microscopy (STM/AFM))
4.- Adsorció de moléculas a una superficie. Enllaç molecular a una superficie: Superestructures. Reconstrucció en presència d’un adsorbat. Exemples d’estructures. Cinètica d’adsorció. Corbes d’energia potencial I energètica de l’adsorció. Mobilitat i difusió a la superficie. El procés de desorció.
5.- Termodinàmica i cinètica d’adsorció. Adsorció a la interfase sòlid-líquid. Químisorció i catàlisi:mecanismes. Relació cinètica-estructura.
6.- Tècniques de formació de superfícies ben definides. Creixement i epitaxia. Aspectes termodinàmics i cinètics(quasi-equilibri i no-equilibri) Tècniques de creixement: MBE, CVD, Ablació per làser. Sistemes auto-ensamblats (SAM’s) i capes de Langmuir-Blodgett(LB’s).
7.- Propietats mecàniques de sòlids. Tribologia: fricció, indentació, adhesió. Nanoindentació: microscopia de forces per mesurar propietats mecàniques. Nanotribologia: Microscopia de forces laterals per a mesurar fricció molecular.
8.- Aplicacions a sistemes: Sessions de presentació de resultats per part dels propis autors (en aquest tema, es convidarà a 4-5 Investigadors a fer una presentació de ciència de superfícies adreçada a sistemes Nano en una única sessió per Investigador).

Planificació
Methodologies  ::  Tests
  Competences (*) Class hours Hours outside the classroom (**) Total hours
Activitats Introductòries
0 0 0
 
Sessió Magistral
42 0 42
 
Atenció personalitzada
0 0 0
 
 
(*) On e-learning, hours of virtual attendance of the teacher.
(**) The information in the planning table is for guidance only and does not take into account the heterogeneity of the students.

Metodologies
Methodologies
  Description
Activitats Introductòries
Sessió Magistral

Atenció personalitzada
 
Description

Avaluació
  Description Weight
 
Other comments and second exam session

Fonts d'informació

Bàsica A.W.Adamson and A.P.Gast, Physical Chemistry of Surfaces, John Wiley &Sons Inc., 1997
G.Somorjai, Introduction to Surface Chemistry and Catalysis, John Wiley & Sons Inc., 1994
A. Zangwill, Physics at Surfaces, Cambridge University Press, 1990
G. Attard and C. Barnes, Surfaces, Oxford University Press, 1998

Complementària

Recomanacions


 
Other comments
Coneixements de Física General i Química General.