Funktionelle materialer defineres i dette kursus som faste stoffer, der anvendes inden for en række teknologier som: kemisk syntese, gasrensning, energiteknologier (brændselsceller, batterier) m.fl., som følge af disse materialers egenskaber som heterogene katalysatorer, elektrokatalysatorer, ionledere m.v. De funktionelle materialer kan studeres med en række metoder, heriblandt vibrationsspektroskopi (Raman og FTIR), som vi arbejder med i dette kursus. Vibrationsspektroskopiske metoder har nogle specifikke fordele, da de kan bruges på den inaktive ex situ form af de funktionelle materialer samt på materialets aktive in operando form, der ofte forekommer under udfordrende driftsbetingelser. En yderligere fordel er, at disse vibrationsspektroskopiske metoder ikke kun giver information om de faste, funktionelle materialer, men også om adsorberede gasreaktanter, uønskede urenheder m.v. Dette kursus fokuserer på at give den studerende praktisk erfaring med både FTIR og Raman spektrokopi, kombineret med et solidt teoretisk fundament for at forstå de to metoder. Når kurset er fuldført, vil den studerende være i stand til at planlægge, udføre og analysere eksperimenter med vibrationspektroskopi på funktionelle materialer. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Angive hovedkomponenterne i et spektrometer til forskningsbrug og beskrive hvordan spektrometret fungerer
• Beskrive hvordan forsøgsforholdene under et givent forsøg med vibrationsspektroskopi kan påvirke de opsamlede data
• Præsentere og evaluere data opsamlet med vibrationsspektrokopi, og relatere de fundne data til eksisterende forskningsartikler
• Bestemme de dominerende støjkilder (sortlegemestråling, instrumentel, optisk, vibration) og forklare hvordan disse støjkilder kan minimeres
• På grundlag af udvalgte eksempler beskrive, hvordan vibrationsspektroskopi kan bruges til at analysere afgørende egenskaber ved funktionelle materialer
• Forklare fordele og udfordringer forbundet med at bruge vibrationsspektrokopi til in operando karakterisering af funktionelle materialer
• Designe et vibrationsspektroskopiforsøg eller forsøgsserie til at afprøve en konkret hypotese for et givent funktionelt materiale
• Foreslå de bedst egnede komplementære analyseteknikker til vibrationsspektrokopi (for eksempel gasanalyse, infrarød billeddannelse, UV-VIS spektroskopi, elektrokemisk karakterisering) til at analysere et givent system
• Identificere grundlæggende sikkerhedsrisici i forbindelse med vibrationsspektrokopi, både ex situ og in operando, og beskrive de nødvendige forholdsregler

Vibrationsspektroskopi, Raman spektroskopi, infrarød spektroskopi, vibrations- og elektronisk struktur af materialer, forsøgsdesign, ex situ/in situ/in operando, instrumentering, heterogen katalyse, brændselsceller, elektrolyse, batterier, energimaterialer, elektrokemi. Raman Spectroscopy for Chemical Analysis af Richard L. McCreery, John Wiley & Sons, 2005 (tilgængelig som E-bog via DTU Bibliotek)

Noter uploaded til Campusnet 01. maj, 2018