Pintakerroksina

Pintakerroksina tarkoitetaan ilmiötä, jossa tutkittava kerros on rajattu organisaation pinnalle ja on paksuudeltaan vain pienestä muutamasta nanometristä mikrometriin asti. Tämänkaltaiset kerrokset voivat olla koostumukseltaan ja rakenteeltaan erilaisia kuin taustalohko (bulk) ja voivat muodostua ilman ihmisen ohjausta tai olla tarkoituksellisesti luotuja, esimerkiksi suojapinnoitteiksi tai antureiksi.

Pintakerrosten muodostuminen ja ominaisuudet ovat keskeisiä monilla aloilla. Ne voivat syntyä spontaanisti, kuten maksimaalisen pienen oksidikerroksen muodostuminen metallin pinnalle, tai olla seurausta käsittelystä, kuten kemiallisesta tai fysikaalisestaDeposition- tai spray-tekniikoilla tehty ohutkalvo. Pintakerrosten koostumus, paksuus ja kristallinityyppi vaikuttavat pinnan kemialliseen reaktiivisuuteen, mekaanisiin ominaisuuksiin, sähkösisä-/johtavuuteen sekä optisiin ominaisuuksiin. Niiden rooli voi olla suojata pohjaa korroosiolta, muokata kitkaa ja kulumista, toimia katalyyttinä tai luoda yhteensopivia pinta-alustoja biologisiin sovelluksiin.

Pintakerrosten karakterisointi on erityisen tärkeää, ja käytettyjä menetelmiä ovat muun muassa pintakunnan analyyttiset tekniikat kuten XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), AES (Auger electron spectroscopy), LEED (low-energy electron diffraction), AFM/STM (askeleenkorkeuden ja topografian mittaus), ellipsometria sekä erilaiset kerrospaksuuden ja koostumuksen arviointiin soveltuvat spektroskooppiset ja mikroskooppiset teknologiat. Paksuuden mittaukseen käytetään myös profilometruja ja perinteisiä mikroskooppisia menetelmiä.

Esimerkkejä pintakerroksista ovat luonnollinen oksidikerros alumiinilla, passivointi- ja suojauskalvot teräksillä sekä ohutkalvot puolijohde- ja optisissa sovelluksissa. Pintakerrokset ovat keskeisessä asemassa monissa teollisissa prosesseissa kuten korroosion ehkäisyssä, katalyysissä, kosketus- ja sensoripinnoilla sekä bio- ja lääketieteellisissä sovelluksissa.

Lisätietoa: pintakemia, ohutkalvot, pintahäviö ja pintakemia-analytiikka.