表面科學

表面科學是一門涉及化學、材料、物理、生物等科學工程多學科的交叉領域，在當前的科學研究和工程應用中扮演着日益重要的角色，是應用化學、化學工程、材料科學以及其他相關專業的一門專業基礎課程。其主要任務是通過各個教學環節，運用各種教學手段和方法，使學生掌握表面化學領域的基本概念、理論和研究方法以及本領域內的最新進展；主要內容包括：表面熱力學、膠體與界面化學、表面活性劑化學、溶液中軟硬聚集體、納米粒子與納米結構材料、材料（無機、有機）表面化學、微製造與微化工過程中的表面化學等領域。

表面化學從保羅·薩巴提做異質催化和弗裏切·哈伯的哈伯過程開始。歐文·朗繆爾也是這領域的奠基人之一。表面科學雜誌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第一次描述鈀表面氫的吸收。隨後，有用鈀，鎳和鐵做類似的研究。表面科學最新近的發展包括格哈德·伊爾蒂2007年諾貝爾化學獎獲得者的表面化學進展，特別是研究碳單分子層和鈀的相互作用 ^[1]  。

可以粗略地定義，表面化學是研究在介面上進行的化學反應。它和表面工程有密切的聯繫。表面工程選擇元素或功能羣而產生各種效應而改良表面的化學成份，或者改良表面或介面的性質。表面化學也和電化學交叉。表面化學對異質（heterogeneous）催化特別重要。

氣體或液體分子附在表面稱為吸附。可分為化學或物理吸附。它們都包括在表面化學裏。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的分佈的影晌。

可以粗略地定義，表面物理是研究在介面上發生的物理變化。它和表面化學交叉。一些用表面物理研究的課題，包括表面狀態，表面擴散，表面重建，表面聲子，表面等離子激元，外延，表面增強拉瑪散射，電子的發射和隧道效應，自旋電子，以及自集合和納米結構等。

表面的研究和分析包括物理和化學的二種分析技術。

幾種現代的方法撿驗在真空中最表層的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，二次離子質譜儀，重極化幹射儀。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行，依靠撿測從研究的表面發射出來的電子或離子。一般説，還要求超高真空（在10的負七次方帕斯卡壓力，或更高）以減少剩餘氣體對錶面的污染。因此，測量需要低壓力。

在廣泛範圍內可用純光學技術研究介面。反射吸收紅外，重極化干涉儀，表面增強拉碼，全頻分光鏡可用來撿驗固-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。

現代物理分析方法包括掃描隧道顯微鏡及其類似的設備。這些電子顯微鏡使表面科學家增加測量許多表面的結構的可能。這和對納米技術更有興趣有關。