Pintakemiaanalytiikka

Pintakemiaanalytiikka on analyyttinen ala, joka tutkii pintojen ja rajapintojen koostumusta, rakennetta ja ominaisuuksia mikro- ja nanokokoisissa järjestelmissä. Sen tavoitteena on määrittää pinnan kemiallinen koostumus, fysikaaliset tilat sekä adsorboituneet aineet ja kerrosten paksuudet sekä niiden vaihtelut. Pintakemiaanalyysi keskittyy usein uloimman kerroksen tutkimiseen, tyypillisesti muutaman nanometrin syvyyteen.

Keskeisiä tekniikoita ovat X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) eli röntgenfotoelektroninen spektroskopia, sekä Auger-elektronimittaus (AES) ja SIMS/ToF-SIMS, joiden avulla voidaan määrittää pinnan kemiallinen koostumus sekä kerroksittainen jakautuminen. Mikroskooppisessa analyyseissä käytetään skannaavia mittausmenetelmiä kuten AFM (atomic force microscopy) ja STM (scanning tunneling microscopy) pintarakenteen ja topografian selvittämiseen. Rakenteen ja optisten ominaisuuksien mittaukseen soveltuvat ellipsometria sekä FTIR-ATR-spektroskopia. Wettävyys ja pintaenergian arvioimiseksi käytetään usein kontaktikykymittauksia.

Työprosessi sisältää näytteen puhdistuksen ja mahdollisen in situ -käsittelyn sekä pinnan epäpuhtauksien minimoimisen, mittausparametrien valinnan ja tulosten tulkinnan.

Pintakemiaanalytiikkaa sovelletaan materiaalitieteessä, katalyysissä, korroosiossa, pinnoitteissa, elektroniikassa ja biolääketieteellisissä sovelluksissa. Haasteita ovat pinnan herkkyys ja kalibrointi sekä tulkinnan monimutkaisuus, mutta kehitys suuntautuu in situ- ja operando-analyyseihin sekä ympäristöolosuhteisiin kontrolloituihin mittauksiin.