Wir möchten Ihnen in dieser Veranstaltung unsere Begeisterung für die physikalische Chemie der Grenzflächen näherbringen! Hierbei werden wir folgende Themen anschneiden:
Fest/Gas-Grenzflächen
Definition und Klassifizierung; Methoden zur Herstellung reiner Oberfläche; Struktur des Festkörpers und geometrische Struktur der resultierenden Oberflächen (Bravais-Gitter, Miller-Indizes, kristallographische Richtungen;
Atomare Struktur der Festkörperoberflächen: (Relaxation und Rekonstruktion, Überstrukturen, Geometrie der Adsorptionsplätze, spektrale Methoden zur Bestimmung der atomaren Struktur)
Thermodynamik der Festkörperoberflächen (Oberflächenenergie, Oberflächenspannung, Rolle der Stufen und Defekte, Oberflächendiffusion, Inselbildung, thermische Stabilität)
Elektronische Struktur der Festkörper-Vakuum Grenzflächen (Jellium-Modell, Oberflächenzustände, Oberflächenresonanzen, Bildladungszustände, experimentelle Methoden zur Bestimmung der elektronischen und vibronischen Eigenschaften)
Wechselwirkungen zwischen Gasmolekülen und Festkörperoberflächen; Natur der Adsorbat-Substrat Bindungen, Grundlagen der Adsorption, Physisorption, Chemisorption, Kinetik und Thermodynamik der Adsorption an Festkörperoberflächen, Adsorptionsisothermen, Oberflächendiffusion, Desorption, Oberflächenreaktionen,
Grundlagen der heterogenen Katalyse; Elektronische Eigenschaften der Adsorbat-Substrat Grenzflächen;
Fest/Fest-Grenzflächen
Filmwachstum auf Festkörperoberflächen, Epitaxie, Thermische Stabilität der Nanostrukturen, Interdiffusion, Thermodynamik der Legierungsbildung, elektronische Eigenschaften des Fest-Fest-Interfaces, Kontaktpotential;
Flüssig/Gas- Flüssig/Flüssig- und Flüssig/Fest-Grenzflächen
Mikroskopische Betrachtung (Grenzflächenspannung, Druckdifferenz zweier Phasen an gekrümmten Oberflächen
(Young/Laplace-Gleichung), Messung der Grenzflächenspannung, Dampfdruck einer Flüssigkeit (Kelvin-Gleichung,
Kapillarkondensation, Keimbildung und Wachstum von Phasen)
Thermodynamik der Grenzflächen, Thermodynamik der Selbstorganisation,
(Oberflächenexzeßgrößen, reine Flüssigkeiten, Gibbssche Adsorptionsisotherme)
Benetzungsphänomene, Kontaktwinkel, Young-Gleichung, Benetzungsübergänge, Dynamik der Be- und Endnetzung
Elektrische Doppelschicht (Poisson-Boltzmann-Theorie, diffuse Doppelschichten, Gibbssche freie Energie,
geladene Grenzflächen (Elektrokapillarität, Elektrokinetik, Oberflächenladungsdichte)
Es gibt eine menge Literatur zum Thema; hier eine Auswahl:
Lehrbücher der Physikalischen Chemie der Grenzflächen: (1) H.-J. Butt, K. Graf, M. Klappl, Physics and Chemistry of Interfaces, Willey-VCH Verlag, 2nd 2008; eine Kopie des Buches kann mit folgendem Link von der Uni-Bibliothek runtergeladen werden:
http://primo.bibliothek.kit.edu/primo_library/libweb/action/display.do?tabs=detailsTab&ct=display&fn=search&doc=KITSRC274660520&indx=3&recIds=KITSRC274660520&recIdxs=2&elementId=2&renderMode=poppedOut&displayMode=full&frbrVersion=&dscnt=0&tab=kit&dstmp=1442414273610&srt=date&vl%28freeText0%29=butt%20graf%20kappl&vid=KIT&mode=Basic. (2) S.A. Safran, Statistical Thermodynamics of Surfaces, Interfaces, and Membranes, Frontiers in Physics, West View Press, 2003; (3) M.C. Desjonqueres, D. Spanjaard, Concepts in Surface Physics, Springer-Verlag Berlin-Heidelberd, 1996; (4) A. Zangwill: Physics at surfaces (Cambridge University Press, 1988); (5) M. Henzler, W. Göpel: Oberflächenphysik des Festkörpers (Teubner, 1991); (6) G.T. Barnes, I.R. Gentle, Interfacial Science – An Introduction, Oxford University Press, 2005; (6) H.D. Baehr, Thermodynamik, Springer 2005; (7) M.J. Jaycock G.D. Parfitt, Chemistry of Interfaces, Ellis Horwood Limited; John Wiley & Sons, 1981; (8) H. Lüth: Surfaces and Interfaces of Solid Materials (Springer, 1995); (9) N.W. Ashcroft, N.D. Mermin: Solid State Physics (ITPS Thomson Learning, 2000); (10) C. Kittel: Einführung in die Festkörperphysik (Oldenburg