Overordnede kursusmål
Målet med kurset er at gøre de studerende bekendt med fysiske
modeller og atomskala-simuleringsmetoder, der bruges til at studere
materialer i bæredygtige energiteknologier. De studerende vil være
i stand til at vælge og anvende passende metoder til at opnå
indsigt i grundlæggende processer, som forekommer i faste og
molekylære energimaterialer. De atomistiske simuleringsteknikker
vil omfatte beregninger af elektronstrukturer ved hjælp af
tæthedsfunktionalteori (DFT), molekylærdynamik (MD) og Monte Carlo
(MC).
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Beskrive tæthedsfunktionalteori (DFT), molekylærdynamik (MD) og
Monte Carlo (MC) simuleringer på et basalt niveau
- Forklare de fysiske modeller, som forbinder mikroskopiske
atomare egenskaber med de makroskopiske egenskaber af
materialer
- Anvende DFT-simuleringer til at studere strukturen af
faststoffer, molekyler og overflader
- Anvende MD simuleringer til at studere dynamiske processer i
materialer
- Anvende Transition State-teori til at studere rater for kemiske
processer og reaktioner
- Udføre simple Metropolis og Kinetic Monte Carlo
simuleringer
- Relatere forskellige modelskalaer of simuleringsmetoder
- Analysere og fortolke simuleringsresultater for at vurdere
effektiviteten af energimaterialer
- Skrive en rapport på engelsk på baggrund af resultater opnået i
projekter og forklare indholdet mundtligt
Kursusindhold
Kurset omfatter en række forelæsninger, tutorials og praktiske
computerbaserede projekter. Forelæsningerne vil give den nødvendige
domæneviden og vil dække følgende emner:
Introduktion til materialesimuleringer. Grundlæggende
tæthedsfunktionalteori og molekylærdynamik. Elektronstruktur af
energimaterialer. Statistisk termodynamik og transition
state-teori. Adsorption og diffusion på overflader.
Skaleringsrelationer og aktivitetsvulkaner i katalyse.
Computersimulering af elektrokemi. Båndtilpasning i solceller.
Ladningstransport i batterier. Elektroniske processer i organiske
energimaterialer. Kinetic Monte Carlo simuleringer.
Tutorials og opgaver vil fokusere på anvendelser af moderne
beregningsværktøjer til at studere udvalgte energimaterialer.
Litteraturhenvisninger
Udvalgte kapitler fra følgende bøger, frit tilgængelige fra DTU
Bibliotek, vil indgå i undervisningen:
1. “Density Functional Theory: A Practical Introduction” af David
S. Sholl og Janice A. Steckel.
2. “Fundamental Concepts in Heterogeneous Catalysis” af Jens K.
Nørskov, Felix Studt, Frank Abild-Pedersen og Thomas Bligaard.
Bemærkninger
Studerende, som ønsker en introduktion til materialemodellering på
bachelorniveau, anbefales at følge kurset 47210 Introduktion til
modellering og design af energimaterialer.
Sidst opdateret
07. maj, 2020