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表面科学(surface science)是发生在两种相(包括固液界面、固气界面、固真空接口和液气界面)的界面的物理和化学现象研究。它包括表面化学和表面物理等领域。一些相关的实际应用常称为为表面工程,包括如多相催化半导体设备制造、燃料电池自组装单分子膜、黏合剂等方面。表面科学和接口和胶体科学密切相关。界面化学和物理是双方共同课题。此外,界面与胶体科学研究由于接口特性发生在多相系统中的宏观现象。

基本信息

  • 中文名称

    表面科学

  • 外文名称

    surface science

折叠 编辑本段 课程简介

表面科学是一门涉及化学、材料、物理、生物等科学工程多学科的交叉领域,在当前的科学研究和工程应用中扮演着日益重要的角色,是应用化学、化学工程、材料科学以及其他相关专业的一门专业基础课程。其主要任务是通过各个教学环节,运用各种教学手段和方法,使学生掌握表面化学领域的基本概念、理论和研究方法以及本领域内的最新进展;主要内容包括:表面热力学、胶体与界面化学、表面活性剂化学、溶液中软硬聚集体、纳米粒子与纳米结构材料、材料(无机、有机)表面化学、微制造与微化工过程中的表面化学等领域。

折叠 编辑本段 表面科学简史

表面化学从保罗·萨巴提做异质催化和弗里切·哈伯的哈伯过程开始。欧文·朗缪尔也是这领域的奠基人之一。表面科学杂志就是以他的名字命名的。朗缪尔方程用来描述所有相同吸收力样品的表面吸收。1974年格哈德·伊尔蒂用低能电子衍射技术第一次描述钯表面氢的吸收。随后,有用钯,做类似的研究。表面科学最新近的发展包括格哈德·伊尔蒂2007年诺贝尔化学奖获得者的表面化学进展,特别是研究碳单分子层和钯的相互作用 。表面科学与技术表面科学与技术

折叠 编辑本段 表面科学内容

折叠 表面化学

可以粗略地定义,表面化学是研究在介面上进行的化学反应。它和表面工程有密切的联系。表面工程选择元素或功能群而产生各种效应而改良表面的化学成份,或者改良表面或介面的性质。表面化学也和电化学交叉。表面化学对异质(heterogeneous)催化特别重要。

气体或液体分子附在表面称为吸附。可分为化学或物理吸附。它们都包括在表面化学里。介面上溶剂的性能受表面电荷,偶极子,能量以及它们在电偶层内的分布的影晌。

折叠 表面物理

可以粗略地定义,表面物理是研究在介面上发生的物理变化。它和表面化学交叉。一些用表面物理研究的课题,包括表面状态,表面扩散,表面重建,表面声子,表面等离子激元,外延,表面增强拉玛散射,电子的发射和隧道效应,自旋电子,以及自集合和纳米结构等。

折叠 编辑本段 分析技术

表面的研究和分析包括物理和化学的二种分析技术。

几种现代的方法捡验在真空中最表层的1-10 nm。这些包括X-光光电子谱仪,俄歇电子谱仪,低能电子衍射,电子能量损失谱仪,热解吸收谱仪,离子散射谱仪,二次离子质谱仪,重极化干射仪。和其它表面分析方法,包括在材料分析方法表中。许多这些方法要求在真空中进行,依靠捡测从研究的表面发射出来的电子或离子。一般说,还要求超高真空(在10的负七次方帕斯卡压力,或更高)以减少剩余气体对表面的污染。因此,测量需要低压力。

在广泛范围内可用纯光学技术研究介面。反射吸收红外,重极化干涉仪,表面增强拉码,全频分光镜可用来捡验固-真空,以及固-气,固-液和液-气表面,重极化干涉仪可用来确定双折射薄膜中的有序或无序。例如,这已用来研究类酯物形成双分子层以及它们和薄膜蛋白的相互作用。

现代物理分析方法包括扫描隧道显微镜及其类似的设备。这些电子显微镜使表面科学家增加测量许多表面的结构的可能。这和对纳米技术更有兴趣有关。

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