1.1. Значение исследований поверхности Правление Хаммурапи в Вавилоне (XVIII век до н. э.) - леканомантия Древняя Греция – использовались древесный уголь, отбеливающие глины для очистки вина, осветления масел Сорбция - поглощение каким-либо телом газов, паров или растворенных веществ Сорбцию можно разделить на абсорбцию и адсорбцию Абсорбция - поглощение вещества всем объемом поглощающего тела. Адсорбция - концентрирование вещества из объема фаз на поверхности раздела между ними Исследования адсорбции начались в конце XVIII века: К.В.Шееле (1773 г., химик, Швеция), аббата Ф.Фонтана (1777 г., химик, Италия), Т.Е.Ловица (1785 г., аптекарь, Россия, Товий Егорович (Иоганн Тобиас), ).

XIX - первая половина ХХ века Ускоряющее действие присутствия твердых тел на реакцию в растворах и газах (1818 г. - Л.Тенар, Г.Дэви; 1822 г. - И.В.Дёберейнер). Майкл Фарадей - разработал качественную теорию катализа Гиббс в 1877 г. - классическая работа Равновесие гетерогенных веществ,во второй части дано описание термодинамики поверхностных явлений.. Начало XX века Исследования Ирвина Ленгмюра. Наука о поверхностных явлениях выделилась в специальную область физики - физику поверхности XIX век названо Берцелиусом каталитическим действием

Роль поверхностных явлений Формирование климата Обмен веществ между клеткой и внешней средой. Коррозия - бич машиностроения Прочность материалов - зернограничное охрупчивание Механические характеристики могут быть изменены на порядки. Адсорбционный эффект (эффект Ребиндера) – изменение механической прочности и пластичности под действием адсорбции Изменение относительной жесткости и износоустойчивости хромового покрытия при бомбардировке ионами азота с энергией 30 кэВ

Катализ N 2 + 3H 2 2NH 3 Гетерогенный катализ Реакция облегчается в присутствии железа. Fe + N 2 FeN 2 FeN 2 + H 2 Fe(NH) 2 Fe(NH) 2 +2H 2 Fe + 2NH 3 ( и - адсорбция и десорбция) Катализ - изменение скорости химической реакции в присутствии веществ – катализаторов, многократно вступающих в промежуточное взаимодействие с участниками реакции, но неизменно восстанавливающих по окончании цикла свои свойства и состав. Различают гомогенный и гетерогенный катализ Гомогенный - катализатор и реагирующее вещество образуют однородную систему Окисление СО до СО 2 требует значительно меньших энергетических затрат в присутствии паров воды

Твердотельная электроника Отношение поверхность/объем см -1 Наноэлектроника, нанотехнология. Влияние влажности на фотопроводимость CdS: %, 2 – 50%, 3 - вакуум ~ мм.рт.ст Инверсионные слои Увеличение обратных токов, отсутствие их насыщения, снижение пробивного напряжения Микроэлектроника

Исследования в четко контролируемых условиях Cверхвысокий вакуум Монокристаллические образцы высокой чистоты Элементный и химический анализ состава поверхности электронная и ионная спектроскопия ОЭС (AES), (SIMS) расположение атомов в поверхностном слое ДМЭ (LEED), ДБЭ(RHEED), АИМ (FIM), рассеяние ионов, электронной микроскопии сверхвысокого разрешения, СТМ (STM), АСМ (AFM) и др.; энергетическая структура электронных состояний, заполненных и свободных фотоэлектронной и вторично-эмиссионной спектроскопия, СТС (STS), обращенная фотоэмиссия колебания поверхностных комплексов ИК спектроскопия, рассеяние атомов спектры потерь медленных электронов