Faz yüzey bilimi
Analiz teknikleri

Yüzeylerin incelenmesi ve analizi hem fiziksel hem de kimyasal analiz tekniklerini içerir.
Birkaç modern yöntem en üst 1-10'u araştırıyor   vakuma maruz kalan yüzeylerin nm'si. Bunlar arasında X-ışını fotoelektron spektroskopisi, Auger elektron spektroskopisi, düşük enerjili elektron kırınımı, elektron enerji kaybı spektroskopisi, termal desorpsiyon spektroskopisi, iyon saçılma spektroskopisi, ikincil iyon kütle spektrometresi, çift polarizasyon interferometrisi ve listede yer alan diğer yüzey analizi yöntemleri yer alır. malzeme analiz yöntemleri. Bu tekniklerin birçoğu, incelenen yüzeyden yayılan elektronların veya iyonların saptanmasına bağlı oldukları için vakum gerektirir. Ayrıca, genel olarak ultra yüksek vakumda, 10−7 paskal basınç veya daha iyi bir aralıkta, belirli bir süre boyunca örneğe ulaşan molekül sayısını azaltarak, artık gazın yüzey kontaminasyonunu azaltmak gerekir. Bir kirleticinin ve standart sıcaklığın 0,1 mPa (10 −6 torr) kısmi basıncında, yüzey atomlarına bire bir tek kirletici tabakası olan bir yüzeyin kaplanması sadece 1 saniye sürer, bu nedenle çok daha düşük basınçlar vardır. ölçümler için gereklidir. Bu, malzemelerin (sayı) spesifik yüzey alanı ve gazların kinetik teorisinden gelen çarpma oranı formülü için bir büyüklük tahmini sırası ile bulunur.
Tamamen optik teknikler, çok çeşitli koşullar altında arayüzleri incelemek için kullanılabilir. Yansıma-emme kızılötesi, çift polarizasyon interferometrisi, yüzey destekli Raman spektroskopisi ve toplam frekans üretimi spektroskopisi katı-vakum, katı-gaz, katı-sıvı ve sıvı-gaz yüzeylerini araştırmak için kullanılabilir. Çok parametrik yüzeyli plazmon rezonansı katı-gaz, katı-sıvı, sıvı-gaz yüzeylerde çalışır ve nanometre altı katmanlarını bile tespit edebilir. Etkileşim kinetiğinin yanı sıra lipozom çökmesi veya farklı pH'ta tabakaların şişmesi gibi dinamik yapısal değişiklikleri araştırır. Çift polarizasyonlu interferometri çift kırıcı ince filmlerde düzen ve bozulmayı ölçmek için kullanılır. Bu, örneğin, lipid çift katmanlarının oluşumunu ve bunların membran proteinleri ile etkileşimlerini incelemek için kullanılmıştır.
Yüzeyleri ve arayüzleri karakterize etmek için röntgen saçılması ve spektroskopi kullanılır. Bu ölçümlerin bazıları laboratuvar X-ışını kaynakları kullanılarak gerçekleştirilebilirken, birçoğu senkrotron radyasyonunun yüksek yoğunluğunu ve enerji ayarlanabilirliğini gerektirir. X-ışını kristal kesme çubukları (TO) ve X-ışını duran dalga (XSW) ölçümleri sathındaki değişikliklerin ve sonda adsorbat sub-Ångström çözünürlüğe sahip yapılar. Yüzeye uzatılmış X-ışını soğurma ince yapı (SEXAFS) ölçümleri, adsorbatların koordinasyon yapısını ve kimyasal durumunu gösterir. Otlatma insidansı küçük açılı X-ışını saçılımı (GISAXS), nanopartiküllerin yüzeyler üzerindeki boyutunu, şeklini ve yönünü verir. İnce filmlerin kristal yapısı ve dokusu, otlatma insidansı X-ışını kırınımı (GIXD, GIXRD) kullanılarak araştırılabilir.
X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), yüzey türlerinin kimyasal durumlarını ölçmek ve yüzey kontaminasyonunun varlığını tespit etmek için araçtır. Yüzey hassasiyeti, sadece birkaç nanometreden oluşan elastik olmayan ortalama serbest yollara sahip olan yaklaşık 10-1000 eV kinetik enerjili fotoelektronların saptanmasıyla elde edilir. Bu teknik, daha gerçekçi gaz-katı ve sıvı-katı arayüzlerini araştırmak için, yakın çevre basınçlarında (ortam basıncı XPS, AP-XPS) çalışacak şekilde genişletilmiştir. Sinkrotron ışık kaynaklarında sert X-ışınları ile XPS gerçekleştirmek, gömülü arayüzlerden kimyasal bilgilere erişim sağlayan birkaç keV (sert X-ışını fotoelektron spektroskopisi, HAXPES) kinetik enerjili fotoelektronlar verir.
Modern fiziksel analiz yöntemleri arasında tarama tünelleme mikroskobu (STM) ve atomik kuvvet mikroskopisi dahil olmak üzere ondan çıkan bir yöntem ailesi bulunur. Bu mikroskopiler, yüzey bilimcilerinin birçok yüzeyin fiziksel yapısını ölçme yeteneğini ve arzusunu önemli ölçüde artırmıştır. Örneğin, cihaz tarafından erişilebilen bir zaman ölçeğinde devam ederse, gerçek uzaydaki katı-gaz arayüzündeki reaksiyonları takip etmeyi mümkün kılarlar.