20935 מבוא לפני שטח

20935 מבוא לפני שטח‏

3 נקודות זכות ברמה מתקדמת סמינריונית

שיוך: מדעים / מדעי הטבע והחיים / כימיה

תנאי קבלה: 36 נקודות זכות עבור קורסים קודמים במדעים, ובכללם כימיה כללית א + כימיה כללית ב, כימיה אי-אורגנית, יסודות הפיסיקה (‏או יסודות הפיסיקה א + יסודות הפיסיקה ב‎)‏, פרקים בכימיה פיסיקלית ¹, תרמודינמיקה, מעבדה בכימיה פיסיקלית, וכן עמידה בדרישות האנגלית ובדרישות ההדרכה הביבליוגרפית בספרייה. ידע קודם מומלץ: פרקים בפיסיקה מודרנית, תורת הקוואנטים א.

פיתוח הקורס: פרופ' שחר ריכטר

הקורס עוסק בשלל נושאים הקשורים בתהליכים כימיים ופיסיקליים המתרחשים על פני שטח. פני שטח – זו "הדלת" אל תוך הבאלק (‏bulk‎)‏ של החומר המעובה: כדי שחומר מעובה יבוא באינטראקציה עם העולם החיצון, כל מולקולה או כל גשוש חייבים לבוא קודם במגע עם פני שטח. תופעות פני שטח והתארגנות של מולקולות בפני-שטח ומעברי אנרגיה על פני שטח מהווים נדבך חשוב בכימיה המודרנית ובסיס ליישומים רבים. בהיותם ממשק בין פאזות שונות, פני שטח מהווים באופן אינהרנטי פלטפורמה לפיתוח התקנים וגלאים מורכבים בעלי רגישות וסלקטיביות גבוהה. ההבנה של פני שטח ובייחוד של התהליכים הכימיים והפיסיקליים המתרחשים בממשק בין גז למוצק, בין מוצק לנוזל ובין נוזל לגז קובעת את יכולתנו לרדת לעומקם של תהליכים המתרחשים ברמה הננומטרית ולעצב באופן מושכל התקנים בשיטות של ננו-טכנולוגיה.

מטרות הקורס

עם סיום מוצלח של הקורס מצופה מהסטודנטים להיות מסוגלים

• להגדיר את המונחים הבסיסיים בתחום של פני שטח ולהשתמש בהם להסבר תופעות מדעיות, לרבות: יחס שטח לנפח; כלים של טכנולוגית ואקום הרלוונטית למדע פני שטח והחישובים הנלווים אליהם; מבנה קריסטלוגרפי של פני שטח; רלקסציה ורקונסטרוקציה של פני שטח; תכונות אלקטרוניות; ספיחה על פני שטח.

• להתאים כלי מחקר מתחום מדע פני שטח לבעיה מדעית נתונה.

• לנתח באופן ביקורתי ספרות מקצועית בתחום של פני שטח

מבנה הקורס ואופן הלימוד

הקורס מתבסס על הקורס מבוא לפני שטח הניתן במחלקה להנדסת חומרים באוניברסיטת תל אביב. הקורס בנוי מסדרה של כ-9 הרצאות בשפה האנגלית (‏משך כל הרצאה כשעתיים ומעלה‎)‏. הסטודנטים הנרשמים לקורס יקבלו גישה להרצאות המוקלטות המוקלטת בסביבת למידה מבוססת Moodle של אוניברסיטת תל אביב יחד עם מצגות בקבצי power-point המסכמות את תוכן ההרצאות. כמו כן יתקיימו 3 מפגשי הנחיה (‏רשות‎)‏ על ידי מרכז הקורס באוניברסיטה הפתוחה. במהלך הקורס הסטודנטים מתבקשים להגיש כ-3-4 מטלות ועבודה סמינריונית בסיום הקורס. בנוסף ל-3 מפגשי הנחיה, יתקיימו 2 מפגשים להצגת העבודה הסמינריונית (‏מפגשי חובה‎)‏.

נושאי הלימוד

1. Introduction

• Surface definitions

• Clean surfaces

• Surface/volume concept

• Vacuum technology

2. Crystal Surfaces

•     Introduction to crystallography

•       Symmetry in crystals

•       Surface planes

•       High index surfaces.

•       Surface relaxation and reconstruction

3. Electronic Properties

•        From atoms to crystals

•        Periodic functions- Bloch equations

•        Band bending, Fermi-level pinning

4. Surface Thermodynamics

5. Adsorption and Interfaces

• Chemical and Physical adsorption

• Self-assembly phenomena

• Interfaces

6. Surface Science tools

דוגמאות לנושאים לעבודות סמינריוניות

כימיה על פני שטח מונעת על ידי פוטונים/אלקטרונים, דינמיקה מופרדת מצב-אנרגטי של אינטראקציה בין מולקולות לפני שטח, קטליזה הטרגונית בקנה מידה ננומטרי, אינטראקציות אלקטרוניות לא אדיאבטיות בין מולקולות לפני שטח והשפעתן על קטליזה הטרוגנית, חקר דינמיקה של אינטראקציות על פני שטח באמצעות דימות מפת מהירויות (‏velocity map imaging VMI‎)‏, חקר תהליכי ספיחה על פני שטח באמצעות טכניקת קוורץ מיקרו-בלאנס עם דיסיפציה (‏QCM-D‎)‏, התקנים פלסמוניים לקטליזה הטרוגנית, ועוד.

---

1 או הקורס קינטיקה כימית (‏20241‎)‏, שאינו מוצע עוד.