I dag er det muligt at designe nye materialer og nanostrukturer med særlige egenskaber ved hjælp af computereksperimenter. Disse computereksperimenter er baseret på kvantemekaniske modeller. Formålet med dette kursus er at give dig et indblik i de bagvedliggende kvantemekaniske modeller og deres anvendelse med særligt fokus på elektrontransport i nanostrukturer. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Definere grundlæggende ballistisk transport
• Genkende og anvende Landauer-Buttiker formulering af kvantetransport (1D)
• Anvende enkelt partikel Greensfunktioner i tids og energi domænerne
• Forklare elektronstruktur af molekyler udfra LCAO teori (linear kombination af atomare orbitaler) og båndstruktur (Blochs teorem)
• Anvende numerisk matrix algebra til transportberegninger
• Forklare og udføre simple beregninger på resonant tunnelering
• Udvikling af computer program til beregning af kvantetransport i et atomistisk beskrevet nanosystem, f.eks. baseret på grafen eller andre 2D materialer.
• Brug af python til numeriske beregninger og grafer.

Dette er et anvendelsesorienteret kursus. Det omhandler simpel elektronstrukturteori af molekyler og faste stoffer og specielt (elektron eller fonon) transportteori for nanosystemer. I kurset udvikler og anvender du egne computerprogrammer i programsproget Python.

I den første halvdel introduceres de teoretiske metoder, som sætter dig i stand til at beregne elektrontransport v.h.a. Greens funktioner. Dette sker ved løsning af opgaver og anvendelse af Python. I anden halvdel anvendes metoderne på en konkret problemstilling i et projektforløb. Resultaterne og deres præsentation indgår i bedømmelsen.

Emnerne er tilknyttet aktuel forskning på DTU Fysik. De vil variere fra år til år. Typiske emner er: Elektronstruktur og transport i nanostrukturer baseret på grafen eller andre 2D materialer, molekylære kontakter, eller 1D nanorør. Noter. 02. maj, 2025