At give den studerende indblik i de fysiske fænomener der udspiller sig på atomart niveau på grænsefladen mellem faste stoffer og gasser/væsker. Dette er et emneområde af fundamental betydning for at forstå teknologisk vigtige processer så som katalyse, adhæsion, tribologi, samt mekaniske og kemiske egenskaber af for eksempel nye nanomaterialer. Kurset giver de studerende et overblik over de mest anvendte metoder og en introduktion til hvorledes disse kan anvendes til at løse problemstillinger inden for overfladefysikken. Den studerende skal i kurset selvstændigt gennemføre forsøg på avanceret udstyr, således at praktisk erfaring med en del af metoderne erhverves. En kombination af eksperimenter, rapportskrivning og mundtlige fremlæggelser vil udgøre en væstentlig del af kurset med det formål at sætte den studerende i stand til selvstændigt at vurdere den enkelte metode i forbindelse med løsning af konkrete problemstillinger, samt at læse den relevante litteratur.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Forklare fænomener som er bestemmende for overfladers struktur og sammensætning.
Forklare de fysiske fænomener der er bestemmende for adsorption på overflader.
Forklare generelle tendenser i overfladereaktivitet og overfladeenergi.
Forudsige nanopartiklers struktur og stabilitet under såvel vakuum som i reaktive atmosfærer.
Analysere katalytiske processer vha simple model betragtninger.
Forklare de vigtigste katalytiske processer og identificere de største tekniske problemstillinger forbundet hermed.
Forklare hvordan nanopartikler kan bidrage til løsning af fremtidens energiproduktion.
Forklare i detalje for den enkelte overfladeanalysemetode.
Forklare hvorfor metoden er overfladefølsom.
Fastslå hvilken metode der benyttes optimalt til at bestemme en given egenskab som fx sammensætning.
Foretage sammenlignende evaluering af resultater opnået gennem forskellig eksperimentelle metoder.
Vurdere forskellige metoders egnethed udfra opnåede resultater, tid og investeringer.
Kursusindhold:
Kvantemekanisk beskrivelse af rene overfladers fysiske og kemiske egenskaber, herunder elektroniske og strukturelle/geometriske forhold. Beskrivelse af adsorbater på overfalder under hensyn til elektronstruktur, epitaksi, adsorption/desorptionsmekanismer, kemisorption og dynamik af kemiske og fysiske processer. Beskrivelse af forudsætningen for eksperimentelt at kunne studere disse overflader under veldefinerede forhold, hvilket er Ultra-Højt vakuum (UHV) med basis tryk under 10E-13 bar. Gennemgang af de mest anvendte metoder, som for eksempel x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Auger electron spectroscopy (AES), ion scattering spectroscopy (ISS), low energy electron diffraction (LEED), electron microscopy (EM) og scanning probe microscopy (AFM og STM). Endvidere gennemgås fundamentelle aspekter af fænomenet heterogen katalyse - specielt i forhold til fremtidens energyforsyning. Ovennævnte emner søges belyst ved en kombination af oversigtsforlæsninger, spændende nye forsknings- og anvendelses-artikler og eksperimenter med efterfølgende rapporter og fremlæggelser. Et virksomhedsbesøg er også indlagt.
Litteratur:
Lærebog: "Concepts of Modern Catalysis and Kinetics" by Ib Chorkendorff and Hans Niematverdriet (ISBN 978-3-537-31672-4). Supplerende noter købes af de kursusansvarlige.
