|
|
|||||||||||||||||
Opinto-opas 2010-2011
FYS-2100 Pintatieteen perusteet, 6 op
|
Vastuuhenkilö
Mika Valden
Opetus
| Opetusmuoto | P1 | P2 | P3 | P4 | Kesä | Toteutuskerrat | Luentoajat ja -paikat |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Suoritusvaatimukset
Hyväksytysti suoritetut harjoitustyöt, seminaariesitelmä ja tentti.
Osasuoritusten pitää liittyä samaan toteutuskertaan
Opetukseen ja oppimiseen liittyvät periaatteet ja lähtökohdat
-
Osaamistavoitteet
Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa tunnistaa yleisimmät fysikaaliskemialliset pintaominaisuudet ja osaa yhdistää ne pintailmiöihin (esim. adsorptio, pintayhdisteiden muodostuminen). Opiskelija löytää pintailmiöiden yhteyden kiintofaasisten materiaalien pintaominaisuuksia hyödyntäviin teknologioihin (esim. heterogeeninen katalyysi, ohutkalvorakenteiden kasvatus, nanoteknologia, biomateriaalit). Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa arvioida pintailmiöiden merkitystä kiintofaasisten materiaalien materiaaliominaisuuksia kehitettäessä. Opintojakson aikana opiskelija oppii ratkaisemaan poikkitieteellisiä pintatieteen tutkimusongelmia yhteisöllisesti pienryhmässä jaettuun asiantuntijuuteen nojautuen sekä oppii raportoimaan oppimistehtävien tuotokset Moodle-oppimisalustaa hyödyntäen, kirjallisesti ja seminaariesitysmuotoisesti pienryhmän tukemana.
Sisältö
| Sisältö | Ydinaines | Täydentävä tietämys | Erityistietämys |
| 1. | Pintojen geometrinen rakenne: Pintarakenteiden mittakaavat. Periodiset pintarakenteet. Pintavirheet. Pintarakenteiden merkintä. Pintojen rakenteelliset muutokset. | Diffraktio pinnoilta. Adsorption vaikutus pintarakenteisiin. | Kerrosrakenteiden kasvumoodit. |
| 2. | Pintojen termodynaamisia ominaisuuksia: Pintajännitys. Pinnan vapaaenergia. Binääriseoksen segregaatio. Adsorptiolämpö. | Metallimateriaalien pintajännityksen arviointi sublimaatiolämmön avulla. Sekoittumisenergia. Adsorptio-indusoitu segregaatio. | Adsorptiolämmön mittaaminen. |
| 3. | Pintaprosessien dynamiikka: Vuorovaikutuspotentiaali. Elementaariset pintaprosessit. Adsorptio. Tarttumiskerroin. Adsorptio kinetiikka ja dynamiikka. Prekursoritilavälitteinen adsorptio. Mikroskooppinen reversibiliteetti teoreema. | Adsorption rakenneherkkyys. | MBSS-menetelmä. Aktivoitu adsorptio. Ohjautumisdynamiikka adsorptiossa. |
| 4. | Pintojen elektronirakenne: Pintadipoli. Debye-pituus. Työfunktio. Työfunktion pintarakenneriippuvuus. Nanorakenteet. Adsorptiokerroksen vaikutus työfunktioon. Stark-efekti pinnalla. Alkalimetallien adsorptio. Paikallinen elektronitiheys pinnoilla. | Friedelin oskillaatiot. Pintadipolin muodostuminen n-tyypin puolijohteelle. Työfunktio ja ionisaatiopotentiaali. Metalli-tyhjiö-metalli tunnelointiliitos. | Kaasusensorit. Nanopartikkelien koon vaikutus elektronirakenteeseen. PAX-menetelmä. |
| 5. | Pintayhdisteet: Kemisorptiosidos ja fysisorptiosidos. Resonanssitila. Kemisorptio jellium-pinnoilla. Kemisorptio transitiometallien pinnoilla. Pintayhdisteiden klusterisitoutuminen. CO:n kemisorptiosidos. Dynaaminen pintamalli. Pintayhdisteiden terminen aktivoiminen. | Pintasidoksien rakenneriippuvuus. Kineettinen oskillaatio. Ostwald Ripening. | Menetelmiä pintayhdisteiden tutkimiseen. |
| 6. | Pintojen katalyyttisiä ominaisuuksia: Tuotto ja aktivaatioenergia. Selektiivisyys. Deaktivoituminen. Pintareaktioiden rakenneriippuvuus. Ammoniakkisynteesi. | Dispersio. Lisäaineet. Promoottorit. Katalyyttimateriaalit. Material gap and pressure gap -käsitteet. | Kompensaatioefekti. |
Opintojakson arvostelu
Opintojakso arvioidaan joko numeerisesti arvosteluasteikolla 0 ... 5 tai suoritusmerkinnällä "Hyväksytty/Hylätty". Opintojakson arviointitapa sovitaan opintojakson alkaessa yhdessä opiskelijoiden kanssa. Numeerinen arvosana määräytyy aineistotentin perusteella. Hallittuaan ydinaineksen hyvin on opiskelijalla mahdollisuus läpäistä opintojakso arvosanalla 3. Arvosanan 4 saavuttaakseen opiskelijan on osattava myös täydentävän tietämyksen sarakkeen asioita. Arvosanaan 5 on mahdollisuus, jos täydentävän tietämyksen sarake osataan hyvin. Jos ydinaineksessa on vähäisiä puutteita, on opiskelijalla mahdollisuus arvosanaan 1 tai 2 riippuen puutteiden määrästä. Jos ydinaineksen hallinnassa on huomattavia puutteita, ei opiskelija läpäise opintojaksoa. Opintojakso voidaan arvioida myös "Hyväksytty/Hylätty" suoritusmerkinnällä. Opiskelija saa opintojaksosta hyväksytyn suoritusmerkinnän, jos opintojakson kaikki oppimistehtävät ja tuotokset ovat hyväksytysti suoritetut.
Arvosteluasteikko:
Opintojaksolla käytetään numeerista arviointiasteikkoa (1-5)
Osasuoritukset:
Oppimateriaali
| Tyyppi | Nimi | Tekijä | ISBN | URL | Painos,saatavuus... | Tenttimateriaali | Kieli |
| Kirja | Introduction to surface chemistry and catalysis | Somorjai, G.A. | John Wiley & Sons, 1. painos, 1994 | Englanti | |||
| Kirja | Surface Science: Foundations of Catalysis and Nanoscience | Kolasinski, K.W. | 0-471-49245 0 | John Wiley & Sons, 1. painos, 2002 | Englanti | ||
| Luentokalvot | Valden, Mika | Suomi |
Esitietoketju (Vaatii kirjautumisen POPiin)
Vastaavuudet
| Opintojakso | Vastaa opintojaksoa | Selite |
|
|
|
Vastaavuus 1 = 1 |
|
|
|
Lisätiedot
Soveltuu jatko-opinnoiksi
Tarkempia tietoja toteutuskerroittain
| Toteutus | Kuvaus | Opetusmuodot | Toteutustapa |
|
Lähiopetus: 0 % Etäopetus: 0 % Itseopiskelu: 0 % |