surfacekjemi

Surfacekjemi er studiet av egenskaper og prosesser ved grenseflater mellom materialer og deres miljøer, ofte mellom fast stoff og gass eller væske. Fokuset ligger på hvordan overflaten skiller seg fra bulk og hvordan interaksjoner ved grensesnittet bestemmer fenomener som adsorpsjon, reaksjoner og transport av molekyler.

De sentrale fenomenene inkluderer adsorpsjon (fysisorpsjon og kjemisorpsjon), desorpsjon og isotermer som Langmuir- og BET-modeller. Overflateenergi og arbeid-funksjon beskriver hvor mye energi som kreves for å fjerne atomer fra overflaten, og dette påvirker våtbarhet og elektroniske egenskaper. Overflatekjemi omfatter også struktur og rekonstruksjon av overflaten, defekter, korngrenser og funksjonaliserte nanostrukturer. Grenseflater mellom faste stoffer og elektrolytter studeres i elektrokinemikk og korrosjon, hvor interaksjoner med miljøet avgjør stabilitet og reaksjonsrate.

Analyseteknikker inkluderer røntgen fotoelektronspektroskopi (XPS), skannende tunnelingmikroskopi (STM) og atomkraftmikroskopi (AFM), LEED, sekundær-ion massespektrometri (SIMS), ellipsometri og kontaktvinkelmålinger for å vurdere våtbarhet og sammensetning. Kombinasjon av eksperimentelle metoder med teoretiske modeller, inkludert tetthetsfunksjonell teori (DFT) og mikroskopisk kinetikk, brukes for å forklare og forutsi overflateatferd.

Praktiske anvendelser inkluderer heterogen katalyse, korrosjonsbeskyttelse, belegg og overflatebehandling i industrien, sensorikk og utvikling av nanomaterialer med høy overflate-til-volum-forhold. Surfacekjemi har tverrfaglige røtter i fysikk, kjemi og materialvitenskap, og spiller en sentral rolle i både grunnforskning og teknologisk utvikling.