表面科學(xué)（surface science）是發(fā)生在兩種相（包括固液界面、固氣界面、固真空接口和液氣界面）的界面的物理和化學(xué)現(xiàn)象研究。它包括表面化學(xué)和表面物理等領(lǐng)域。一些相關(guān)的實(shí)際應(yīng)用常稱為為表面工程，包括如多相催化、半導(dǎo)體設(shè)備制造、燃料電池、自組裝單分子膜、黏合劑等方面。表面科學(xué)和接口和膠體科學(xué)密切相關(guān)。界面化學(xué)和物理是雙方共同課題。此外，界面與膠體科學(xué)研究由于接口特性發(fā)生在多相系統(tǒng)中的宏觀現(xiàn)象。

外文名

surface science

課程簡介

表面科學(xué)是一門涉及化學(xué)、材料、物理、生物等科學(xué)工程多學(xué)科的

交叉領(lǐng)域

，在當(dāng)前的科學(xué)研究和工程應(yīng)用中扮演著日益重要的角色，是應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程、材料科學(xué)以及其他相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。其主要任務(wù)是通過各個教學(xué)環(huán)節(jié)，運(yùn)用各種教學(xué)手段和方法，使學(xué)生掌握表面化學(xué)領(lǐng)域的基本概念、理論和研究方法以及本領(lǐng)域內(nèi)的最新進(jìn)展；主要內(nèi)容包括：表面熱力學(xué)、膠體與界面化學(xué)、表面活性劑化學(xué)、溶液中軟硬聚集體、納米粒子與納米結(jié)構(gòu)材料、材料（無機(jī)、有機(jī)）表面化學(xué)、微制造與微化工過程中的表面化學(xué)等領(lǐng)域。

表面科學(xué)簡史

表面科學(xué)與技術(shù)

表面化學(xué)從保羅·薩巴提做異質(zhì)催化和弗里切·哈伯的哈伯過程開始。歐文·朗繆爾也是這領(lǐng)域的奠基人之一。表面科學(xué)雜志就是以他的名字命名的。朗繆爾方程用來描述所有相同吸收力樣品的表面吸收。1974年格哈德·伊爾蒂用低能電子衍射技術(shù)第一次描述鈀表面氫的吸收。隨后，有用鈀，鎳和鐵做類似的研究。表面科學(xué)最新近的發(fā)展包括格哈德·伊爾蒂2007年諾貝爾化學(xué)獎獲得者的表面化學(xué)進(jìn)展，特別是研究碳單分子層和鈀的相互作用。

表面科學(xué)內(nèi)容

表面化學(xué)

表面科學(xué)

可以粗略地定義，表面化學(xué)是研究在介面上進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。它和表面工程有密切的聯(lián)系。表面工程選擇元素或功能群而產(chǎn)生各種效應(yīng)而改良表面的化學(xué)成份，或者改良表面或介面的性質(zhì)。表面化學(xué)也和電化學(xué)交叉。表面化學(xué)對異質(zhì)（heterogeneous）催化特別重要。

氣體或液體分子附在表面稱為吸附?？煞譃榛瘜W(xué)或物理吸附。它們都包括在表面化學(xué)里。介面上溶劑的性能受表面電荷，偶極子，能量以及它們在電偶層內(nèi)的分布的影晌。

表面物理

表面科學(xué)

可以粗略地定義，表面物理是研究在介面上發(fā)生的物理變化。它和表面化學(xué)交叉。一些用表面物理研究的課題，包括表面狀態(tài)，表面擴(kuò)散，表面重建，表面聲子，表面等離子激元，外延，表面增強(qiáng)拉瑪散射，電子的發(fā)射和隧道效應(yīng)，自旋電子，以及自集合和納米結(jié)構(gòu)等。

分析技術(shù)

表面的研究和分析包括物理和化學(xué)的二種分析技術(shù)。

幾種現(xiàn)代的方法撿驗(yàn)在真空中最表層的1-10 nm。這些包括X-光光電子譜儀，俄歇電子譜儀，低能電子衍射，電子能量損失譜儀，熱解吸收譜儀，離子散射譜儀，二次離子質(zhì)譜儀，重極化干射儀。和其它表面分析方法，包括在材料分析方法表中。許多這些方法要求在真空中進(jìn)行，依靠撿測從研究的表面發(fā)射出來的電子或離子。一般說，還要求超高真空（在10的負(fù)七次方帕斯卡壓力，或更高）以減少剩余氣體對表面的污染。因此，測量需要低壓力。

在廣泛范圍內(nèi)可用純光學(xué)技術(shù)研究介面。反射吸收紅外，重極化干涉儀，表面增強(qiáng)拉碼，全頻分光鏡可用來撿驗(yàn)固-真空，以及固-氣，固-液和液-氣表面，重極化干涉儀可用來確定雙折射薄膜中的有序或無序。例如，這已用來研究類酯物形成雙分子層以及它們和薄膜蛋白的相互作用。

現(xiàn)代物理分析方法包括掃描隧道顯微鏡及其類似的設(shè)備。這些電子顯微鏡使表面科學(xué)家增加測量許多表面的結(jié)構(gòu)的可能。這和對納米技術(shù)更有興趣有關(guān)。