Objetivos

En este curso se estudian los fenomenos fisicos que tienen lugar en dos dimensiones, en particular sobre las superficies o en interfases. A lo largo del curso se analizarán conceptos relacionados con la determinación estructural de las superficies y su estructura electrónica. Tambien se tratarán propiedades más específicas como las propiedades mecánicas o la catálisis heterogenea. En todos los casos, además de los conceptos teóricos se estudiarán ejemplos y casos prácticos.

Conocimientos previos

Conocimientos básicos de Física del Estado Sólido, Física Estadística, Física Cuántica y Electromagnetismo.

Programa de la asignatura

 

• Introducción: Historia y relevancia tecnológica. Necesidad de ultraalto vacío. Técnicas de ultraalto vacío. Sensibilidad superficial. Preparación de superficies.

 

• Estructura de superficies e interfases: Termodinámica: tensión superficial y forma macroscópica. Relajación, reconstrucción y defectos. Las redes bidimensionales en espacio real y recíproco. Modos de nucleación y crecimiento. Aplicaciones de las Microscopías de campo cercano. Propiedades mecánicas

 

• Dispersión y difracción: Difracción de electrones de baja energía. Teoría cinemática e inspección de patrones. Teoría dinámica y análisis de estructuras. Difracción de rayos X en superficies e interfases. Dispersión de iones de baja energía y análisis químico.

 

• Estructura electrónica: Determinacion de la estructura de bandas. Estados de superficie intrínsecos y extrínsecos. Estados de superficie en metales y en semiconductores. Estados de superficie en aislantes topológicos. Aplicaciones de la Espectroscopía de Fotoemisión. Estructura de bandas de casos especiales. Electrones de Dirac. Gases de electrones libres. Líquido de Luttinger. Propiedades ópticas de superficies. Plasmones en dos dimensiones.

 

• Adsorción y vibraciones: Fisisorción y quimisorción. Cinética de adsorción y desorción. Vibraciones en superficies. Catálisis heterogénea.

 

• Autoensamblaje y auto organización: Formación de estructuras ordenadas en superficies. Crecimiento de nanoestructuras ordenadas, nucleación preferencial. Deposición y caracterización de agregados (clusters). Grafeno, fulerenos y otras grandes moléculas derivadas del carbono. Dispositivos moleculares.

 

• Simulación y métodos computacionales en Física de Superficies. Cálculo de primeros principios: superficies limpias e interfases. Cálculos semiempíricos. Cálculo de procesos.

 

Bibliografía

• Physics at Surfaces

  Andrew Zangwill

  ISBN-10: 0521347521

   

• Surface Science: An Introduction

  John B. Hudson

  ISBN-10: 0471252395

   

• Solid Surfaces, Interfaces and Thin Films

  Hans Lüth

  ISBN-10: 3642135919

   

• Modern Techniques of Surface Science (Cambridge Solid State Science Series)

  D. P. Woodruff, T. A. Delchar

  ISBN-10: 0521424984

   

• Surface Science: Foundations of Catalysis and Nanoscience

  Kurt K. Kolasinski

  ISBN-10: 1119990351 | ISBN-13.

   

• Introduction to Surface Chemistry and Catalysis

  Gabor A. Somorjai, Yimin Li

  ISBN-10: 047050823X

   

• Physics of Surfaces and Interfaces

  Harald Ibach