表面物性化学 - 新領域創成科学研究科

表面物性化学

表面物性化学 Surface-Solid State Chemistry

固体表面の物性と，表面を舞台にした化学過程は，電子材料や各種機能性素子の作製過程と作動機構，触媒反応の観点から重要性は極めて高い．これらを理解し ,研究を進めていくためには、金属，半導体，酸化物の表面が示す物性，化学的性質を学ぶ必要がある。特に原理からの理解を重視する。また、単結晶表面に加えて,微粒子系についても、表面の果たす役割が大きく、また、研究手段に広がりをもつことから、これらも対象とする.
Structures and electronic states of solid surfaces and chemical processes on solid surfaces are quite important for the formation processes and operating mechanism for electonic and various functional devices and heterogeneous catalysis. In order to study these research fields, we need to learn physical and chemical properties of metal, semiconducter and oxide surfaces. Not only single crystal surfaces but also surfaces of fine particles have important functions and will be mentioned.

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授業計画

（１）固体表面の果たす役割の概説。（２）固体表面の構造の記述法，解析法。（３）固体表面・界面における電子状態，及び関連する実験的測定法。（４）Scanning　Probe　Microscopyの各手法の原理と適用例（５）固体表面及び吸着種の局在，及び非局在化している振動状態並びに様々な振動分光法について。（６）表面と光，荷電粒子の相互作用や励起状態を経由する現象。（７）原子，分子と表面の相互作用，表面反応性，触媒反応との関連。（８）密度汎関数法や分子軌道法などの計算化学的手法による表面現象の解析。最近重要性を増している第一原理分子動力学法の概説。（９）センサー，光触媒などの表面を利用した系についてのトピックス。（１０）真空工学と電子光学（１１）ナノ粒子の構造と電子状態 Following contents are included in the lecture. 1. Introduction for the importance of solid surfaces. 2. Notaion of structure of solid surfaces. Experimental methods for structure and electronic states of solid surfaces. 3. Principles and examples for various scanning probe microscopiies (SPM). 4. Localized and delocalized vibrational states on solid surfaces and various vibrational spectroscopies at surfaces. 5. Phenomena mediated by the interation with light and/or charged particles through excited states. 6. Interaction between surfaces and atoms/molecules. Reactivity of surfaces in relation to catalytic properties. 7. Analysis of surface processes by computaional methods such as density functional theory, molecular orbital methods and ab-initio (first-principles ) methods. 8. Formation processes and operating mechanisms for sensors and photocatalysts. 9. Vacuum technology and electron optics. 10. Structure and electronic states of fine particles. 11. Current topics.