表面科学基础：纳米级化学与物理

表面科学是一个高度复杂的领域，跨越多个学科，与两相接触时发生的化学和物理相互作用有关。这些界面可以是固-真空、液-气、固-液、固-气等。本文将概述表面科学的一些基本要素及其应用方式。

表面和界面有什么区别？

界面和表面这两个术语经常被用来概括两个不同相位的边界。不过，两者之间还是有区别的，界面是处于不同状态的材料所占据的两个空间区域之间的边界（例如两个固体或液体和固体的交汇点）。

表面通常被定义为空气/真空与物质之间的界面。因此，与固体材料有关的表面科学经常在真空条件下进行。

表面科学史

20 世纪 70 年代，人们首次认识到表面科学是化学与物理学的相互联系，当时的研究帮助人们了解了异相催化，从而进一步研究了表面化学。这项研究奠定了现代表面科学的基础。

然而，表面科学的历史可以追溯到更久远的年代，因为在没有真空条件的情况下，准确研究固体表面的化学和物理学是极具挑战性的。20 世纪 20 年代，低能电子衍射被用于氢吸附研究。

低能电子衍射最初被认为不适合与表面科学有关的应用，因为它使用的是一束准直的低能电子束。这束电子束可以观察到从表面反射回来的电子的衍射图样和强度。这意味着低能电子衍射需要更好的真空方法才能在学术上可行。

一旦能够获得更好的真空方法，表面化学研究就能继续进行并取得进展。

表面科学与纳米级物理和化学

表面科学是一个广泛的学科术语，横跨现实世界的研究和商业行业。研究人员不断研究真空条件下的表面科学，以了解各种材料的特性。表面科学可以让人们深入了解以下特性：

对纳米级界面特性的了解，有助于加深对原子级材料和技术的理解。这对于薄膜结构、量子计算、单分子材料、二维材料、清洁燃料电池、生态工艺、有机光伏等的生产和开发都非常重要。

底线

在创造新产品时，基材的选择有多种原因，如重量、美观和性能。零件的设计会对粘接接头产生影响，因此，选择粘合剂和了解表面科学的化学原理极为重要。