Curriculum Details

Η έρευνα μας στην πειραματική επιστήμη επιφανειών των στερεών διεξάγεται, ανεξάρτητα ή  σε συνεργασία με άλλα μέλη ΔΕΠ, στο Εργαστήριο Επιστήμης Επιφανειών ( ΕΕΕ).  Μια πλειάδα πειραματικών τεχνικών χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της σύστασης , της δομής και των ηλεκτρονικών ιδιοτήτων των επιφανειών στερεών υλικών, εκτεθειμένων σε υπερυψηλό κενό ή ελεγχόμενη  αέρια ατμόσφαιρα, καθώς και για την συσχέτιση των ιδιοτήτων αυτών με την συμπεριφορά  των υλικών σε διάφορες διεργασίες.  Οι επιφάνειες και διεπιφάνειες των στερεών είναι πρωταρχικής σημασίας  στην βασική και εφαρμοσμένη έρευνα στην περιοχή της Επιστήμης και Τεχνολογίας των Υλικών. Χαρακτηριστικό για την τεχνολογική σημασία της σύγχρονης έρευνας στην περιοχή της Επιφανειακής Χημείας είναι η απονομή του Βραβείου Nobel Χημείας το 2007  στον Καθ.  Gerhard Ertl  για τις θεμελιώδεις μελέτες του πάνω στις χημικές διεργασίες σε επιφάνειες στερεών.  Το ΕΕΕ διαθέτει μια σειρά επιφανειακά ευαίσθητων τεχνικών όπως:  φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων και ηλεκτρονίων Auger από ακτίνες-Χ  και από υπεριώδες (XPS/XAES, UPS), φασματοσκοπία ηλεκτρονίων Auger και ενεργειακών απωλειών  (AES, EELS), φασματοσκοπία σκέδασης ιόντων (ISS), περίθλαση ηλεκτρονίων χαμηλής ενέργειας (LEED), μέτρηση του έργου εξόδου (WF)  καθώς και την τεχνική της θερμοκρασιακά προγραμματισμένης εκρόφησης (TPD).  Επιπλέον υπάρχει πρόσβαση σε εγκαταστάσεις ακτινοβολίας  SYNCHROΤROΝ και άλλες τεχνικές με βάση την ανάλυση της λεπτής δομής φασμάτων απορρόφησης ακτίνων – Χ (ΝΕΧΑFS, SEXAFS, ΕΧΑFS, XANES ). Το ΕΕΕ ξεκίνησε το 1991 ως ερευνητική ομάδα στο Τμήμα Χημικών Μηχανικών του Π.Πατρών. Το 2002 θεσμοθετήθηκε ως διακριτό Ερευνητικό Εργαστήριο  και έκτοτε δίνει επίσης έμφαση στην εφαρμοσμένη έρευνα και την παροχή υπηρεσιών Επιφανειακής Ανάλυσης σε δημόσιους και ιδιωτικούς οργανισμούς καθώς και τη βιομηχανία. Πρόσφατα, στο πλαίσιο του Ευρωπαϊκού Προγράμματος ΑΝΝΑ που στόχευε στη δημιουργία ενός Κοινού Πολυεθνικού Ολοκληρωμένου Αναλυτικού Εργαστηρίου για την Μικρο- και Νανο-ηλεκτρονική, το ΕΕΕ διαπιστεύθηκε κατά ISO17025 στην περιοχή της Επιφανειακής Ανάλυσης με XPS (ΕΣΥΔ, Αρ. Πιστοποιητικού  660,  12 Μαρτίου 2010). Tα κυριότερα θέματα ενδιαφέροντός μας μέχρι σήμερα περιγράφονται συνοπτικά παρακάτω.

Πρότυπα καταλυτικά πειράματα σε μονοκρυστάλλους

Η χρήση μονοκρυστάλλων ως πρότυπων καταλυτών για την μελέτη της προσρόφησης και των επιφανειακών αντιδράσεων  επιτρέπει μια λεπτομερή συσχέτιση  των ροφητικών ιδιοτήτων και της καταλυτικής ενεργότητας με την επιφανειακή δομή και τις ηλεκτρονικές ιδιότητες της καταλυτικής επιφάνειας. Πρόσφατα ερευνητικά παραδείγματα στην περιοχή αυτή είναι η μελέτη  της επιφανειακής κραματοποίησης στο σύστημα Sn/Ni(111) και η επίδρασή της στη προσρόφηση του  CO,  σε συνεργασία με το Charles University (Πράγα) και την εγκατάσταση συγχρότρου ELETTRA (Tεργέστη).

Mελέτη ρεαλιστικών πρότυπων καταλυτών

Η χρήση μονοκρυσταλλικών  ή επίπεδων πολυκρυσταλλικών οξειδίων ως υποστρωμάτων για την παρασκευή μικρών μεταλλικών σωματιδίων με εξάχνωση σε υπερυψηλό κενό αποτελεί ένα πρότυπο σύστημα για στηριγμένους καταλύτες. Πάνω σε αυτούς , τους αποκαλούμενους ρεαλιστικούς πρότυπους καταλύτες, μπορούν να μελετηθούν η προσρόφηση και επιφανειακές αντιδράσεις  με στόχο μία λεπτομερή συσχέτιση  των ροφητικών ιδιοτήτων και της καταλυτικής ενεργότητας με το μέγεθος, την επιφανειακή δομή και τις ηλεκτρονικές ιδιότητες των σωματιδίων. Πρόσφατα ερευνητικά παραδείγματα στην περιοχή αυτή περιλαμβάνουν: (1) τη μελέτη ρεαλιστικών μοντέλων καταλυτών Ziegler-Natta ( εξάχνωση  Ti και MgCl2  σε  υποστρώματα Si, Ti και SiO2 ) σε συνεργασία με το ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ και την εγκατάσταση ακτινοβολίας συγχρότρου ELETTRA (Tεργέστη) , (2)  Την μελέτη του διμεταλλικού συστήματος Ni-Cr σε NiO(100) με  XPS  και προσομοιώσεις Μοριακής Δυναμικής, σε συνεργασία με το Τμήμα Φυσικής του Π. Ιωαννίνων.

Φασματοσκοπικός χαρακτηρισμός διαφόρων υλικών

Η πρόσφατη αυτή δραστηριότητα  περιλαμβάνει,  αφενός την ανάπτυξη νέων υπολογιστικών μεθόδων για την προχωρημένη ποσοτικοποίηση της τεχνικής XPS και την εξαγωγή εξειδικευμένων πληροφοριών από επιφανειακές νανοδομές (π.χ. πάχος και σύσταση επάλληλων υπέρλεπτων υμενίων) και αφετέρου την εφαρμογή της XPS  και άλλων επιφανειακών τεχνικών σε συγκεκριμένα δείγματα ( π.χ.  καταλύτες, βιοϋλικά, κεραμικά οξείδια, μέταλλα και ημιαγωγοί, καθώς και λεπτά υμένια όλων των παραπάνω στερεών). Τα δείγματα προέρχονται από συνεργαζόμενες ομάδες εντός και εκτός του Τμήματος, ενώ γίνονται και στο πλαίσιο παροχής υπηρεσιών Επιφανειακής Ανάλυσης προς τρίτους μέσω της  Επιτροπής Ερευνών του Π. Πατρών.   Στόχος είναι η αποσαφήνιση ορισμένων  πλευρών της συμπεριφοράς των  υλικών ( π.χ.  ροφητικές/καταλυτικές ιδιότητες)  ή ο προσδιορισμός και η κατανόηση της επίδρασης των συνθηκών παρασκευής στην ποιότητα των υλικών (π.χ. κρυσταλλικότητα, συγκέντρωση προσμείξεων, διεπιφανειακές αντιδράσεις).

• “The adsorption and catalytic oxidation of CO on evaporated Pd particles”
  S. Ladas, H. Poppa and M. Boudart,
  Surface Sci., 102, 151 (1981).

• “Kinetic oscillations and facetting during the catalytic CO oxidation on Pt(110)”
  S. Ladas, R. Imbihl and G. Ertl,
  Surface Sci., 198, 42 (1988).

• “Origin of Non-Faradaic Electrochemical Modification of Catalytic Activity”
  S. Ladas, S. Kennou, S. Bebelis and C.G. Vayenas,
  J. of Phys. Chemistry ,  97, 8845 (1993).

• “Interfacial oxidation of  ultra-thin Ni and Crfilms on yttria-stabilized  zirconia”
  O.Khyzhun,  L.Sygellou, S.Ladas,
  J. Phys. Chem. B ,  109,  2302 (2005).

• “On the origin of the substrate induced oxidation of Ni/NiO(001) studied by X-ray
  Photoelectron Spectroscopy and Molecular Dynamics Simulations”
  E.Symianakis  , G.A. Evangelakis, S.Ladas,  
  Surface Sci. ,   604 , 943 (2010).

• “The interfacial properties of MgCl2 thin films grown on Ti(0001)”
  S.Karakalos, A.Siokou, F.Sutara, T.Skala, F.Vitalyi, S.Ladas,   K.Prince, V.Matolin, V.Chab ,
  J. Chem. Phys.., 133 , 074701-1 (2010) , [doi:10.1063./1.3473933].

• “An X-ray photoelectron spectroscopy study of strontium-titanate-based  high-k film stacks”
  L.Sygellou, H. Tielens, C.Adelmann,  S.Ladas ,
  Microelectronic Engineering, 90, 138 (2012).