IDENTIFYING DATA 2008_09
Subject Code 205151108
Study programme
Nanociència i Nanotecnologia (2006)
Cycle 2nd
Descriptors Credits Type Year Period
5 Compulsory Second Only annual
Language
Anglès
Department Química Analítica i Química Orgànica
Coordinator
E-mail
Lecturers
Web http://www.ub.edu/nanotec/assignatures.php
General description and relevant information This course will be given at the UB Campus in Barcelona. Please click on the web site address. 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.

Competences
Type A Code Competences Specific
  Research
Type B Code Competences Transversal
  Research
Type C Code Competences Nuclear
  Research

Learning aims
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.

Contents
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).

Planning
Methodologies  ::  Tests
  Competences (*) Class hours Hours outside the classroom (**) Total hours
Introductory activities
0 0 0
 
Lecture
42 0 42
 
Personal tuition
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.

Methodologies
Methodologies
  Description
Introductory activities
Lecture

Personalized attention
 
Description

Assessment
  Description Weight
 
Other comments and second exam session

Sources of information

Basic 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

Complementary

Recommendations


 
Other comments
Coneixements de Física General i Química General.