Operando Methods - NEVF171

• Title: Metody operando
• Guaranteed by: Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2020
• Semester: winter
• E-Credits: 5
• Hours per week, examination: winter s.:2/1, C+Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech, English
• Teaching methods: full-time
• Additional information: https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html
• Guarantor: RNDr. Peter Matvija, Ph.D.; doc. Mgr. Michael Vorochta, Ph.D.; doc. Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.
• Teacher(s): doc. Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.; RNDr. Peter Matvija, Ph.D.; doc. Mgr. Michael Vorochta, Ph.D.

Annotation

Cílem této přednášky je poskytnout úvod a přehled metod umožňujících studovat vlastnosti materiálů a mechanismy jevů na nich probíhajících v reálných pracovních podmínkách (in operando conditions). Budou představeny koncepty měření, které zahrnují teplotní a tlaková prostředí odpovídající např. průmyslovým katalytickým reakcím.

Last update: Pavlů Jiří, doc. RNDr., Ph.D. (24.01.2019)

Course completion requirements

Podmínkou zakončení předmětu je úspěšné složení zkoušky, získání zápočtu je podmínkou pro konání

zkoušky.

Udělení zápočtu je podmíněno absolvováním a vypracováním protokolu dvou ze tří nabízených praktických úloh.

Povaha kontroly studia předmětu vylučuje opakování této kontroly, zápočet se tedy opakovat nedá.

Last update: Pavlů Jiří, doc. RNDr., Ph.D. (03.06.2020)

Literature

English

1. J. Frenken, I. Groot (Eds.), Operando Research in Heterogeneous Catalysis, Springer International Publishing AG, Leiden, Netherlands, 2017, ISBN: 978-3-319-44439-0.

2. M. Salmeron and R. Schlogl, Ambient pressure photoelectron spectroscopy: A new tool for surface science and nanotechnology, Surf. Sci. Rep. 63, 169-199, 2008.

3. D. Frank Ogletree et al., Photoelectron spectroscopy under ambient pressure and temperature conditions, Nuclear Instruments and Methods in Physics, 601 (1-2), 21 151-160, 2009.

4. Franklin (Feng) Tao and Peter A. Crozier, Atomic-Scale Observations of Catalyst Structures under Reaction Conditions and during Catalysis, Chemical Reviews 116 (6), 3487-3539, 2016. DOI: 10.1021/cr5002657

5. Daisuke Fujita, Trend in Operando Nanoscale Characterization using Scanning Probe Microscopy, Scientific Instrument News, vol. 8 March, 2017. [online: https://www.hitachi-hightech.com/global/sinews/si_report/080202/]

6. Yhee, J., Son, S., Kim, N., Choi, K., & Kwon, I. Theranostic applications of organic nanoparticles for cancer treatment. MRS Bulletin, 39(3), 239-249, 2014. doi:10.1557/mrs.2014.30

Last update: Pavlů Jiří, doc. RNDr., Ph.D. (07.05.2019)

Teaching methods

English

Teaching is conducted in the form of lectures. The practical part takes place three times per semester in selected laboratories, each lasting four hours. For more information, see https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html

Last update: Vorochta Michael, doc. Mgr., Ph.D. (19.05.2025)

Czech

Výuka probíhá prezenčně formou přednášek. Praktická část se koná třikrát za semestr ve vybraných laboratořích, vždy v rozsahu čtyř hodin. Více informací viz https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html

Last update: Vorochta Michael, doc. Mgr., Ph.D. (19.05.2025)

Requirements to the exam

Zkouška je ústní. Požadavky ke zkoušce odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednáškách.

Last update: Pavlů Jiří, doc. RNDr., Ph.D. (03.06.2020)

Syllabus

English

Aaa

Last update: Vorochta Michael, doc. Mgr., Ph.D. (19.05.2025)

Czech

1. Úvod do metod operando
Analýza povrchů v reálných provozních podmínkách, operando versus in-situ měření, výhody operando měření, přehled operando metod a technik.

2. Operando spektroskopie
Fotoelektronová spektroskopie ve vyšších tlacích (NAP-XPS/PES)
Interakce fotoelektronů s plynem a kapalinou, historie a principy NAP-XPS/PES, specifika experimentálního zařízení, využití synchrotronového záření a UV záření (UPS) ve vyšších tlacích, analýza povrchů v kapalině, výhody a omezení metod, využití NAP-XPS pro studium palivových článků a plynových senzorů.

Operando metody založené na principu detekce rentgenového záření
Rentgenová absorpční spektroskopie (XANES, EXAFS), rentgenová difrakce (XRD) a rozptyl (SAXS), fyzikální principy, experimentální zařízení, příklady experimentů.

Operando infračervená a Ramanovská spektroskopie
Základní fyzikální principy, experimentální uspořádaní, výhody a nevýhody ve srovnání s ostatními operando metodami.

3. Operando mikroskopie
Skenovací tunelová mikroskopie a mikroskopie atomárních sil ve vyšších tlacích (NAP-STM, NAP-AFM)
Principy, historický vývoj a konstrukce mikroskopů založených na rastrovací sondě. Rozdíly mezi nízkotlakým a vysokotlakým STM/AFM. Výhody a nevýhody použití operando STM a AFM.

Elektrochemická mikroskopie atomárních sil (EC-AFM)
Mikroskopie atomárních sil v kapalinách, rozdíly vůči AFM ve vakuu. Základy elektrochemických metod, cyklická voltametrie.

Operando elektronové mikroskopie
Operando transmisní elektronová mikroskopie (TEM), fotoemisní elektronová mikroskopie (PEEM), environmentální skenovací elektronová mikroskopie (ESEM). Fyzikální principy a experimentální uspořádání, výhody a nevýhody ve srovnání s ostatními metodami operando.

4. Aplikace metod operando
Příklady využití metod operando v základním a aplikovaném výzkumu.

Last update: Pavlů Jiří, doc. RNDr., Ph.D. (24.01.2019)