Scienza delle superfici

La scienza delle superfici studia i fenomeni fisici e chimici che avvengono all'interfaccia tra due fasi differenti come l'interfaccia solido-liquido, solido-gas, solido-vuoto e liquido-gas. Include i campi della fisica delle superfici e della chimica delle superfici.

Esempio di adesione, gocce d'acqua su ragnatela

Fisica delle superficiModifica

La fisica delle superfici può essere definita come lo studio delle perturbazioni che avvengono all'interfaccia. Si sovrappone con la chimica delle superfici. I principali fenomeni studiati sono: la ricostruzione superficiale, i fononi e i plasmoni di superficie, la epitassia, la dispersione Raman amplificata dalla superficie, la reazione a tecniche a spruzzo, emissione e tunneling di elettroni, microscopie e spettroscopie di superficie, spintronica e nanostrutture autoassemblanti superficiali (punti e cavi quantici, ecc.).

Chimica delle superficiModifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: Chimica delle interfasi e Chimica dello stato solido e delle superfici.

La chimica delle superfici (o chimica delle interfasi) può essere definita come lo studio delle reazioni chimiche all'interfaccia. È intimamente legata alla funzionalizzazione superficiale, che mira a modificare la composizione chimica di una superficie incorporando elementi particolari o gruppi funzionali che possono produrre vari effetti desiderati o migliorare alcune proprietà della superficie (o dell'interfaccia).

Uno dei fondatori di tale disciplina fu Irving Langmuir e la rivista scientifica Langmuir, sulla scienza delle superfici, porta il suo nome. L'equazione dell'adsorbimento di Langmuir è usata per descrivere l'adsorbimento di un monostrato di particelle (ioni, molecole); la teoria del monostrato di Langmuir si basa sull'ipotesi che tutti i siti di assorbimento abbiano la stessa affinità (nei riguardi delle specie adsorbite), indipendentemente dal fatto che i siti vicini siano già stati occupati o meno.

La chimica delle superfici inoltre si sovrappone con l'elettrochimica ed è di particolare importanza nel campo della catalisi eterogenea.

L'adesione di una molecola di gas o di un liquido è detta assorbimento, che è dovuta sia al chemisorbimento che al fisisorbimento. Il comportamento di una interfaccia di una soluzione è condizionato dalle cariche, dipoli ed energie superficiali e la loro distribuzione nel campo elettrico.

Tecniche di analisiModifica

Lo studio e l'analisi delle superfici coinvolge tecniche d'indagine fisiche e chimiche; tra le più avanzate, menzioniamo le tecniche di microscopia a scansione di sonda (SPM): microscopio a scansione per effetto tunnel (STM), microscopio a forza atomica (AFM), ecc.

Ingegneria delle superficiModifica

Alcune applicazioni sono classificate come ingegneria della superficie.

BibliografiaModifica

  • (EN) Martin Prutton, Introduction to Surface Physics, Oxford University Press (1994). ISBN 0-19-853476-0.

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