FY804: Eksperimentel overfladefysik (5 ECTS)

STADS: 07002601

Niveau
Kandidatkursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i forårssemesteret.
4. kvartal.

Ansvarlige undervisere
Email: per@ifk.sdu.dk

Yderligere undervisere
kloesgen@ifk.sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Indgangskrav:
Ingen

Faglige forudsætninger:
Kendskab til stoffet fra kurserne Elektromagnetisme I (FY 503) og Termisk fysik (FY509).

Kursusintroduktion
At de studerende stifter bekendtskab med avancerede eksperimentelle metoder til undersøgelser af egenskaber af hårde (uorganiske) og bløde (organiske) stoffers overflader, reaktioner på overflader, brugen af overflader som substrat for vækst af tynde film eller tredimensionale (nano-) strukturer, samt selvaggregerende tynde film, f.eks. lipidmembraner.

Forventet læringsudbytte
Ved kursets afslutning forventes den studerende at kunne:

• Beskrive den fænomenologiske baggrund for de anvendte teknikker og vurdere deres anvendelsesområder.
• Arbejde selvstændigt med avanceret videnskabeligt måleudstyr, samt databehandling, herunder foretage optimering af datakvaliteten.
• Bruge avancerede metoder til signal- og billedbehandling.

Emneoversigt
Kurset udgør en introduktion til brugen af avanceret eksperimentelt forskningsudstyr til overfladestudier. I dette kursus ligger vægten på eksperimentelle opstillinger og metoder til analyse af faste stoffers overflader og på metoder til at studere tynde uorganiske og organiske film med. Ultrahøjvakuum (UHV) udstyr er basis for studier af overflader af faste stoffer, deres reaktion med gasser, og af nye materialer baseret på vækst på overflader, såsom tynde film til belægninger og til brug i elektroniske materialer, eller mere komplekse strukturer i tre dimensioner.

I tre uger med dobbeltforelæsninger (i alt 12 forelæsningstimer) gennemgås teorien og den teknologiske baggrund for at kunne arbejde under UHV forhold, og for arbejdet med lipidlag og membraner. Overfladers fysiske og kemiske opbygning gennemgås, med vægt på deres molekylære, atomare og elektroniske struktur. Strukturen af tynde film, fabrikationsmetoder og den termodynamiske beskrivelse af strukturelle overgange i disse omtales.. Det gennemgås, hvorledes overfladereaktioner kan studeres med hensyn til både kinetik og reaktionsdynamik.

Instrumenter til overfladefysiske studier omfatter elektronmikroskoper, elektronspektrometre, massespektrometre, raster-probe instrumenter (STM, AFM), samt udstyr til elektrondiffraktion ved lave elektronenergier. Der gives en introduktion til moderne teknikker til undersøgelser og dannelse af tynde organiske film ved selvaggregation, som f.eks. mono- eller bilagsdannelse af lipider i kontakt med vand. Teknikkerne hertil omfatter Røntgen og neutron-diffraktion, neutronreflektometri, Langmuir-Blodgett teknologi, AFM, DSC og FCS.

Kursets eksperimentelle del består af tre eksperimentelle projekter på 3-4 mandshold i ikke-skemalagte, men individuelt aftalte sessioner af hver ca. 4-5 timers varighed i laboratorierne, eller i alt ca. 30 timers arbejde i laboratoriet. Hertil kommer rapportudfærdigelse.

Man kan gruppere emnerne for øvelserne således:
1. Elektronspektroskopi og mikroskopi (AES, XPS, SEM+EDX, EELS).
2. Adsorbatdynamik og overfladereaktioner (XPS, AES, TPD).
3. Overfladestrukturer, morfologi, sammensætning og fysisk-kemiske egenskaber af tynde uorganiske eller organiske film (LEED, STM, AFM, EELS, neutron reflektometri).
4. Termodynamiske undersøgelser af lipidlag: faseovergange i væske - faststof / blandinger (Langmuir Blodgett teknologi, mikrokalorimetri).

Forkortelser:
AES: Auger elektron spektroskopi.
XPS: Røntgen induceret fotoelektronspektroskopi.
SEM: Scanning elektron mikroskopi.
EELS, ELS: Elektron energitabs spektroskopi.
EDX: Energi dispersiv Röntgen spektroskopi.
STM: Scanning Tunnel mikroskopi.
AFM: Atomar Tiltræknings mikroskopi.
LEED: Lavenergetisk elektron diffraktion.
TPD: Temperatur programmeret desorption.
FCS: Fluorescence Correlation Spectroscopy.
DSC: Differential Scanning Calorimetry.

Litteratur

Materiale udleveres.

Pensum
Se pensumbeskrivelse.

Kursets hjemmeside
Dette kursus benytter e-learn (blackboard).

Forudsætningsprøver
Ingen

Eksamen- og censurform:
(a) Rapporter over eksperimenter. Rapporterne bedømmes med intern censur og karakter efter 7-skala. Rapporterne skal være bestået for at kunne indstille sig til den mundtlige eksamen.
(b) Kurset afsluttes med en mundtlig eksamen med intern censur og karakter efter 7-skalaen.

Der gives en samlet karakter for kurset og de to deleksamener skal samlet bestås med min. karakteren 02. Er karakteren 02 ikke opnået, skal den/de dele af eksaminerne, som ikke er bestået tages om. Karakteren -3 eller "udeblevet" må ikke forekomme i nogen af deleksaminerne.

Reeksamen efter 2. kvartal.

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

Forelæsninger, antal timer 12.
Laboratorieøvelser, antal timer ca. 30.
Aktiviteter i studiefasen

Sprog
Dette kursus undervises på engelsk.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. september 2008 til 31. januar 2010.