Modelování dynamické teorie difrakce pomalých elektronů na povrchových strukturách modelových katalyzátorů a senzorů

• Název v anglickém jazyce: Modeling dynamical theory of low energy electron diffraction; on surface structures of model catalysts and sensors
• Akademický rok vypsání: 2011/2012
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc.
• Řešitel: Mgr. Jan Lachnitt - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 05.10.2011
• Datum zadání: 05.10.2011
• Datum potvrzení stud. oddělením: 05.10.2011
• Konzultanti: RNDr. Daniel Mazur, Ph.D.

Zásady pro vypracování

V rámci této doktorské práce bude studována struktura povrchů planárních krystalických modelových systémů pro heterogenní katalýzu a čidla. Zejména půjde o tenké vrstvy kovů a vodivých oxidů, např. částečně redukovaných oxidů CeO2 a V2O5, na orientovaných površích monokrystalických substrátů z platiny, mědi a vanadu. Předmětem této práce bude:
1. počítačové modelování intenzitních profilů (I-V křivek) povrchů modelových systémů dle dynamické teorie metody difrakce pomalých elektronů (D-LEED),
2. iterativní hledání vhodných strukturních modelů povrchů připravovaných a měřených metodou LEED pracovníky Skupiny fyziky povrchů KFPP.

Modelování bude probíhat v zařízení s dedikovanou UHV aparaturou se zařízením LEED s vysokou přesností, vhodným pro analýzu získaných dat dle dynamické teorie difrakce. K záznamu a zpracování dat budou využity existující komerční a vlastní programy, k modelování pak volně šiřitelný balík SATLEED v jazyce Fortran.

Seznam odborné literatury

1. N. W. Ashcroft, N. D. Mermin: Solid State Physics. 1st Ed., Brooks Cole 1976.
2. A. Zangwill: Physics at surfaces. Cambridge University Press, Cambridge 1988.
3. M. A. van Hove: Low-Energy Electron Diffraction: Experiment, Theory and Surface Structure Determination. Springer Series in Surface Sciences, Springer 1986.

Předběžná náplň práce

Fyzikální vlastnosti povrchů pevných látek jsou rozhodujícím faktorem v interakcích těchto látek s okolím, zejména s plyny a kapalinami. Materiálů s význačnými vlastnostmi v tého oblasti se využívá jako katalyzátorů chemických reakcí a jako čidel. Struktura povrchů na atomární úrovni je jednou z klíčových vlastností a lze ji efektivně studovat metodou difrakce pomalých elektronů (LEED) na krystalických modelových systémech v těsné součinnosti s počítačovým modelováním. Detailní znalost struktury materiálu v rozsahu několika atomárních vrstev v blízkosti povrchu umožňuje vysvětlení mikroskopických příčin různých makroskopických vlastností včetně adsorpční a katalytické aktivity povrchů.

http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/dis-abs.php?id=265

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Physical properties of the surfaces of solids are the deciding point of interactions of these
materials with their surroundings, namely with gases and liquids. Materials with special
properties in this area are being used as catalysts of chemical reactions and as sensors. The
material structure on the atomic level is one of the key properties and it can be studied
efficiently using the low energy electron diffraction (LEED) method on crystalline model
systems in a close co-operation with computer modeling. Detailed knowledge of material
structure in the range of a few atomic monolayers in the vicinity of a surface allows
uncovering microscopic mechanisms of various macroscopic properties including surface
adsorption and catalytic properties.

This doctoral research work will play part in a project, where the structure of planar crystalline
model systems for heterogeneous catalysis and sensors will be studied. These systems will be,
in particular, thin metal films as well as thin films of conductive oxides, e.g. partially reduced
CeO2 and V2O5, on oriented faces of single crystal substrates such as Platinum, Copper and
Vanadium. Within this doctoral research work the student will:
1. compute intensity profiles (I-V curves) of surfaces of model systems following the
dynamical theory of the low energy electron diffraction (D-LEED) method, and
2. iteratively seek the suitable structural models of systems prepared and measured by the
Surface Physics Laboratory team members using the LEED method.

The computation will be carried out in an establishment with a dedicated UHV system
equipped with a high precision LEED instrument producing data suitable for analysis using
the dynamical theory of diffraction. Existing commercial and user-made programs will be
used for data acquisition and analysis, while the computer modeling shall exploit the freely
distributed SATLEED package in Fortran.


http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/dis-abs.php?id=265