ANALISI DI SUPERFICI FRATTALI MEDIANTE MISURE DI ADSORBIMENTO Relatore: Prof. Mistura Giampaolo Correlatore: Dott. Pierno Matteo Laureando: Benetti Giovanni Anno accademico 2010-2011 Indice Introduzione 3 1 Adsorbimento e superfici frattali 5 1.1 Adsorbimento e isoterme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2 Le superfici frattali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3 Il metodo BET (Brunauer, Emmett, Teller) . . . . . . . . . . 9 2 Apparato e tecniche di raccolta delle misure 11 2.1 Microbilancia a cristallo di quarzo . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2 Criogenia e temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3 Campioni e metodo di analisi 17 3.1 Campioni analizzati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.2 Dati raccolti e correzioni apportate . . . . . . . . . . . . . . 20 3.3 Analisi dei campioni tramite BET . . . . . . . . . . . . . . . 21 Conclusioni 23 Appendice A: Software di analisi dati 25 Bibliografia 29 Introduzione L'adsorbimento è un processo nel quale delle particelle dalla fase gassosa aderiscono ad una superficie solida e trova svariate applicazioni, dalle catalisi alle deposizioni. In tutte queste applicazioni, un parametro chiave è determinare l'area delle superfici esposte del substrato. Il metodo più comune consiste nel misurare delle isoterme di adsorbimento, ossia delle curve rappresentanti la quantità adsorbita in funzione della pressione p del vapore in equilibrio col film adsorbito. Il seguente lavoro di tesi si pone come obiettivo quello dell'analisi di alcuni campioni di titania con superfici frattali tramite l'adsorbimento di argon ad una temperatura di 85 K. Verranno descritti i modelli teorici utili per l'analisi dei dati e il loro utilizzo per lo studio delle proprietà di alcuni campioni prodotti nei laboratori di fasci molecolari a Milano. Dettagli sulle apparecchiature utilizzate saranno spiegati assieme agli accorgimenti utili per eliminare il contributo di alcuni fenomeni fisici indesiderati dai dati. L'analisi dei dati verrà effettuata tramite il un programma realizzato "ad hoc" su piattaforma VI, di cui verranno elencati i dettagli tecnici principali. Nel primo capitolo verrà descritto il fenomeno dell'adsorbimento e la classificazione delle isoterme d'adsorbimento che dipende dalla tipologia del substrato. Verrà inoltre introdotto un modello capace di spiegare il fenomeno analizzato (metodo BET) e le relative equazioni [1] che permettono lo studio quantitativo dell'adsorbimento. Nel secondo capitolo verranno invece spiegate le tecniche e gli apparati strumentali utili per la raccolta dei dati. Nello stesso capitolo saranno riportate due equazioni che permettono di eliminare il contributo dell'attrito viscoso del vapore presente nella camera di misura [2] e la variazione di frequenza di risonanza dovuta alla pressione idrostatica nel cristallo di quarzo [2]. I risultati e l'analisi dei dati raccolti sarà illustrata nel terzo capitolo. L'appendice A riporta l'interfaccia grafica (front panel) del programma sviluppato e la relativa struttura del codice.