|
|
|||||||||||||||||
Opinto-opas 2010-2011
FYS-2400 Nanorakenteet pinnoilla ja elementaariset pintaprosessit, 5 op
|
Vastuuhenkilö
Mika Valden
Opetus
| Opetusmuoto | P1 | P2 | P3 | P4 | Kesä | Toteutuskerrat | Luentoajat ja -paikat |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Suoritusvaatimukset
Hyväksytysti suoritetut laboratoriotyö, seminaariesitelmä ja tentti.
Osasuoritusten pitää liittyä samaan toteutuskertaan
Opetukseen ja oppimiseen liittyvät periaatteet ja lähtökohdat
-
Osaamistavoitteet
Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa määritellä pintarakenteiden tutkimuksessa (geometrinen ja elektroninen rakenne) sekä pintojen reaktiivisuusominaisuuksien tutkimuksessa käytettävien pinta-analyyttisten tutkimusmenetelmien fysikaaliset toimintaperiaatteet (LEED, STM, TPTDS ja MBSS). Opiskelija kykenee arvioimaan niiden soveltuvuutta pinta- ja nanorakenteiden ja niiden reaktiivisuuden välisten yhteyksien selvittämiseen. Opintojakson aikana opiskelija oppii ratkaisemaan pinta-analyyttisiä 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. | Pintatieteen tutkimuksen teknologiset ulottuvuudet: Pintatieteen merkitys nanoteknologiassa. Pintareaktioiden rakenneriippuvuuden perusteita. | ||
| 2. | Pintojen geometrinen rakenne: Periodiset pintarakenteet ja pintavirheet. Pinnan Bravais-hilat. Pintarakenteiden merkitseminen ja pinnan kerrosrakenteiden yhteismitallisuus. | TiO2(110)-(1x1) pinnan rakenne ja siinä esiintyvät pintavirheet. Symmetrisesti erilaiset pintarakenteet. | Ei-koherentit pintarakenteet. |
| 3. | Matalaenergisten elektronien diffraktio (LEED): Käänteishila ja käänteisavaruuden matriisi. Ewaldin pallokonstruktio sovellettuna pinnoille. LEED-kuvion synty. LEED-mittauksen pintaherkkyys. LEED-laitteisto. | Kvantitatiivinen LEED-mittaus. | Kinemaattinen ja dynaaminen teoria LEED-mittauksien analyysissä. |
| 4. | Pyyhkäisytunnelointimikroskopia (STM): STM-tutkimuksen mittakaavat. Tunneloituminen ja STM-mittaus. STM-kärjen ominaisuudet. | VT-STM-mittauslaitteisto. Au- partikkelien reaktiivisuus. | Tersoff ja Hamann teoria. Pintarakenteiden manipulointi. |
| 5. | Pintojen reaktiivisuusominaisuuksia: Pinnan elektronirakenteen vaikutus pintasidoksien syntyyn. Pintapaikat ja pintavirheet. Pintafaasit. Seosmetallipintojen reaktiivisuus. | Happiatomien kemisorptiosidos eri transitiometallien pinnoilla. Kombinatoriaalinen varjostusmenetelmä. | Reaktiivisuuden manipulointi atomaarisissa mittasuhteissa. |
| 6. | Terminen desorptiospektroskopia (TDS): TDS-menetelmä. Terminen desorptiomittaus. TDS-spektrien analyysi. Desorptiokinetiikka ja kineettisten parametrien määritys. | TDS-mittauksen häiriölähteet. TDS-spektrin muoto. | CO:n TDS Pd(111)-pinnalta. O2:n TDS Ru(0001). |
| 7. | Molekyylisuihkupintasirontamenetelmä (MBSS): Pintailmiöitä ja niiden dynamiikka. Potentiaalienergiapinta. Adsorptiokinetiikka ja -dynamiikka. Molekyylisuihkut. Suutinsuihkun ominaisuuksia. CO:n adsorptiokinetiikka Rh(110)-pinnalla. Hapen adsorptiodynamiikka Cu(100)- ja O/Cu(100)-pinnoilla. | MBSS-laitteisto. Suuttimen ja skimmerin rakenne. Molekyylidynamiikkasimulointi. Transienttikineettinen pintareaktio. Intrinsiivinen ja ekstrinsiivinen prekursoritila. | Knudsen luku. |
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 | Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy | Wiesendanger, R. | 0 521 42847 5 | Cambridge University Press, 1. painos, 1998 | Englanti | ||
| Luentokalvot | Valden Mika | Suomi |
Esitietovaatimukset
| Opintojakso | P/S | Selite |
| FYS-2100 Pintatieteen perusteet | Suositeltava |
Esitietoketju (Vaatii kirjautumisen POPiin)
Vastaavuudet
| Opintojakso | Vastaa opintojaksoa | Selite |
|
|
|
Vastaavuus 1 = 1 |
Lisätiedot
Soveltuu jatko-opinnoiksi
Tarkempia tietoja toteutuskerroittain
| Toteutus | Kuvaus | Opetusmuodot | Toteutustapa |