Overordnede kursusmål:

I forskning og udvikling inden for nye bæredygtige energimaterialer har en klasse af materialer, de såkaldt funktionelle materialer, vist sig særligt lovende. De funktionelle materialer er materialer hvor deres funktion, f.eks. omdannelse af solenergi til strøm eller strøm til brint, er direkte relateret til deres struktur og sammensætning. De komplicerede fysiske og kemiske processer bag energikonverteringen er direkte forbundet med de funktionelle materialers struktur på nano- eller mikroskala, og det er derfor afgørende at kunne analysere materialerne med avancerede billeddannende (imaging) teknikker, der giver kvantitative data, f.eks. elektronmikroskopi (skanningselektronmikroskopi, SEM, "focused ion beam"-mikroskopi, FIB, og transmissionselektronmikroskopi, TEM). Formålet med kurset er, at de studerende sættes i stand til at forstå og vurdere anvendeligheden af forskellige billeddannende teknikker til materialeanalyse på nano- og mikroskala, der anvendes både af industrien og i forskningen, og at foreslå den bedste kombination af analyseteknikker ved brug af SEM eller TEM i en given problemstilling relateret til egenskaberne af funktionelle energimaterialer.

Læringsmål:

En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Beskrive strålegangen i et elektronmikroskop (SEM og TEM)
• Beskrive og simulere strålematerialevekselvirkningen og det deraf dannede signal i SEM og TEM
• Demonstrere hvordan analytisk billeddannelse (både kvalitativ og kvantitativ) bidrager til udviklingen af nye energimaterialer
• Demonstrere hvilken betydning prøveforberedelsen har for kvaliteten af den efterfølgende SEM/FIB/TEM billeddannelse
• Diskutere fordele og ulemper ved 2D versus 3D mikrostrukturelle studier i relation til specifikke typer af mikrostrukturer
• Designe den bedste prøvegeometri til en given SEM/TEM billeddannende teknik
• Forklare de mulige fejlkilder i analytisk SEM og TEM billeddannelse
• Sammenligne fordele og ulemper ved ex-situ og in-situ SEM og TEM billeddannelse i relation til analyse af energimaterialer
• Udvælge og perspektivere den bedste portefølje af analytiske SEM og TEM billeddannende teknikker til løsning af en given problemstilling relateret til de strukturelle eller morfologiske egenskaber af funktionelle energimaterialer
• Betjene en type af SEM eller TEM i forbindelse med praktisk analytisk billeddannelse af et udvalgt energimateriale

Kursusindhold:

Kurset er bygget op om en kombination af teoretiske forelæsninger, regneøvelser og case studier, der behandles i mindre projektgrupper. Forelæsningerne giver de fysiske mekanismer for vekselvirkningen mellem elektroner og faste stoffer og de relaterede principper bag analyseteknikkerne. Regneøvelserne skal træne forståelsen og anvendelsen af analyseteknikkerne, og case studierne, der tager udgangspunkt i aktuelle problemstillinger i forståelsen af bæredygtige energimaterialer, skal give de studerende mulighed for at analysere, forklare og konkludere i forhold til hvilke analytiske billeddannende teknikker, der med fordel kan anvendes i en given problemstilling.

Litteraturhenvisninger:

Electron Microscopy and Analysis, P.J. Goodhew, J. Humphreys and R. Beanland, 3rd edition (artikler og reviews)

Bemærkninger:

Hvis nødvendigt vil der blive arrangeret fælles transport til DTU Risø Campus.

Mulighed for GRØN DYST deltagelse:

Dette kursus giver den studerende en mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk

Kursusansvarlig:

Luise Theil Kuhn , Bygning 227, Tlf. (+45) 4677 4712 , luku@dtu.dk
Jacob R. Bowen , Bygning 227, Tlf. (+45) 4677 4720 , jrbo@dtu.dk