FY805: Videregående fysik af kondenserede stoffer (10 ECTS)

STADS: 07002301

Niveau
Kandidatkursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i forårssemesteret.
3. og 4. kvartal.

Ansvarlige undervisere
Email: ipsen@memphys.sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Kommentar:
Kurset kører ikke foråret 2009.

Indgangskrav:
Ingen

Faglige forudsætninger:
Bachelorgrad i Fysik.

Kursusintroduktion
At give en forståelse på kvantemekanisk grundlag af faste stoffers fysik, herunder elektroniske, dielektriske, optiske og magnetiske egenskaber, samt af teoriernes praktiske anvendelse inden for moderne materiale- og nano-teknologi. Desuden at give en forståelse, på både molekylært og fænomenologisk niveau, af bløde materialers fysiske egenskaber, og af hvorledes disse egenskaber er grundlaget for bløde stoffers funktion i levende materialer og for teknologiske anvendelser.

Forventet læringsudbytte
Ved kursets afslutning forventes den studerende at kunne:

• Redegøre for forskellige teorier for beregning af elektroners energitilstande, transport af elektroner samt vekselvirkning mellem partikler som fononer, neutroner, elektroner og fotoner i faste stoffer.
• fortolke komplekse diagrammer af elektron- og fonon- energibåndstrukturer, Brillouin zoner og Fermi flader og forstå deres betydning for stoffets optiske, termiske og elektriske egenskaber.
• Redegøre for teorier for faste stoffers dielektriske og magnetiske egenskaber
• Redegøre for de fysiske effekter som udnyttes i moderne nano-materiale- og halvleder-teknologi, herunder de fysiske modeller bag komponenter som f.eks. transistorer, solceller, fotodioder, lys-emitterende dioder, halvleder lasere og transparente ledende oxidfilm.
• beskrive de entropiske og entalpiske kræfter, som virker på forskellige længdeskalaer i bløde materialer, mellem grænseflader og i makromolekylære systemer
• beskrive konformationskompleksiteten af polymerer og makromolekylære aggregater ved hjælp af fænomenologisk skaleringsteori, termodynamik, elektrostatik, elasticitetsteori og statistisk mekaniske modeller
• beskrive termodynamikken, elasticiteten og faseopførslen af makromolekylære bløde materialer, f.eks. organiske tyndfilm, lipiddobbeltlag og biologiske cellemembraner.
• relatere bløde materialers struktur, dynamik og molekylære organisation til materialernes funktionelle egenskaber

Emneoversigt
Teoridel
• Brillouin zoner og Fermi flader for forskellige stoffer
• Linear Combination of Atomic Orbitals model til beregning af båndstrukturer
• Elektrondynamik; Elektron-fonon spredning; Bevægelse af elektroner i krystallinsk stof med magnetfelt
• Halvlederes elektriske og optiske egenskaber
• Faste stoffers dielektriske egenskaber
• Lys absorption; kobling af lys of fononer; excitoner
• Faste stoffers magnetiske egenskaber
• Heterojunctions: metal-halvleder, halvleder-halvleder
• Fysiske modeller for virkemåden af komponenter som transistorer, solceller, fotodioder, lys-emitterende dioder, halvleder lasere og transparente ledende oxidfilm. Polymerer i opløsning, polyelektrolytter, polymernetværk og filamenter
• Normal og anomal elasticitet af nematiske og smektiske flydende krystaller. Topologiske defekter (dislokationer og disklinationer) i flydende krystaller
• Olie-vand emulsioner og deres stabilitet
• Selvorganiserede amfifile aggregater, deres pakning og grænsefladeaktivitet. Monomolekylær tyndfilm. Entropisk elasticitet af amfifile membraner. Lipiddobbeltlag og biomembraner og deres faseopførsel
• Mikroemulsioner
• Polymerfysik. Flory’s teori for selv-vekselvirkende polymerers skaleringsegenskaber. Polymerer nær grænseflader. Stive og semifleksible polymerer. Ladede polymerer.
• Biopolymerer: proteiner, DNA, kulhydrater. Konformationer af biopolymerer. Elasticitet og pakning af biopolyelektrolytter og ionfordeling nær disse. Udfældning af bipolymerer, Hoffmeister effect

Eksperimentel del:
•Elektriske pulser og transient karakteristik af pn-diode.
•CV-karakteristik af pn-diode.
•Optiske egenskaber af halvledere.
•Termodymanik og mekanik af amfifile film.
•Optik og visualisering af bløde materialer.

Litteratur
Der er i øjeblikket ikke angivet nogle materialer for kurset.

Kursets hjemmeside
Dette kursus benytter e-learn (blackboard).

Forudsætningsprøver
Ingen

Eksamen- og censurform:
(a) Laboratorieøvelser, der bedømmes med B/IB og intern censur ved underviser.
(b) Mundtlig eksamen efter 4. kvartal. Rapporterne fra den eksperimentelle del indgår i det eksaminerede stof. Karakter efter 7 skalaen og intern censur.
(c) Reeksamen efter 2. kvartal.

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

Forelæsninger, antal timer 46.
Eksaminatorietimer/opgaveregning, antal timer 28.
Laboratorieøvelser, antal timer 16.
Aktiviteter i studiefasen

Sprog
Dette kursus undervises på engelsk, hvis der deltager internationale studerende, ellers undervises på dansk.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. februar 2009 til 31. januar 2010.