pintatutkimuksia

Pintatutkimukset ovat tutkimusala, joka keskittyy pintojen ja rajapintojen rakenteen, koostumuksen ja ominaisuuksien sekä niihin liittyvien prosessien selvittämiseen. Ne voivat olla kokeellisia, teoreettisia tai näiden yhdistelmiä, ja ne palvelevat sekä perus- että soveltavaa tutkimusta. Pintatutkimukset tarkastelevat esimerkiksi pinnan topografiaa, elektronisia tiloja, pintakoostumusta sekä adsorptio- ja reaktioprosesseja. Tutkimuskohteita ovat muun muassa materiaalit, katalyytit, puolijohteet, biomateriaalit ja geologiset näytteet.

Keskeisiä menetelmiä ovat STM- ja AFM-menetelmät (scanning tunneling / atomic force microscopy) sekä SEM- ja TEM-elektronimikroskopia. Spektroskopian alalla käytetään XPS:ää (X-ray photoelectron spectroscopy) ja AES:ää sekä IR- ja Raman-spektroskopiaa. Pinnan ominaisuuksia voidaan kartoittaa ellipsometrian avulla sekä profilometrialla. Usein tutkimukset toteutetaan in situ -olosuhteissa tai kontrolloidussa ympäristössä, jolloin pintaan liittyvät mittaukset voidaan suorittaa tuotantoprosessin aikana tai sen välittömässä läheisyydessä.

Pintatutkimusten tuloksia hyödynnetään esimerkiksi katalyyttien aktiivisuuden ja valikoivuuden ymmärtämisessä, korroosion kestävyyden arvioinnissa, pintapinnoitteiden suunnittelussa sekä uusien materiaalien ja biomateriaaleja koskevassa kehittämisessä. Tutkimuksessa yhdistetään kokeelliset havainnot teoreettisiin malleihin ja simulaatioihin, kuten density functional theoryyn (DFT) ja molekyylidynamiikkaan, jolloin rakenteiden ja reaktioiden mekanismit saadaan paremmin selville.