Overordnede kursusmål
Dette kursus introducerer grundlæggende principper for at bestemme
materialers tredimensionelle struktur fra millimeter til atomar
skala, som kan anvendes uanset om materialerne består af perfekte
krystaller, mikro- og nanopartikler, væsker, polymerer eller
proteiner. Kurset behandler centrale begreber som
krystalstrukturer, det reciprokke rum, form- og strukturfaktorer,
gittervibrationer og elektronstrukturer. Det gennemgås hvordan man
ved hjælp af diffraktion, spektroskopi og direkte billeddannelse
(imaging) med røntgen-, neutron- og elektronstråling kan undersøge
strukturer og egenskaber af faste stoffer, og hvordan koblingen
mellem eksperimentelle observable og teoretiske modeller kan skabe
en vigtig del af grundlaget for udvikling af avancerede materialer
og funktionelle strukturer af ingeniørmæssig betydning. Kurset
knytter an til faststoffysikkurserne 10303 og 10317
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Redegøre for forskelle og ligheder i hvordan atomare kerner og
elektroner vekselvirker med elektroner, neutroner og
røntgen-fotoner gennem spredning og absorption.
- Skitsere metoder til at producere elektron-, røntgen- og
neutronstråling i laboratoriet og ved storskalafaciliteter.
- Beskrive principperne bag atomar-skala strukturbestemmelse ved
hjælp af diffraktion af elektroner, røntgen og neutroner samt
røntgen absorptionsspektroskopi.
- Beskrive principperne bag bestemmelse af elementfordeling og
elektronstruktur, herunder Fermi-niveau, ved hjælp af
spektroskopiske målinger med elektroner og røntgen
- Beskrive principperne bag studier af atomare vibrationer
(gittervibrationer, fononer) ved hjælp af elektroner, røntgen og
neutroner.
- Beskrive principperne bag imaging af strukturer fra millimeter
til atomart-opløst niveau i faste stoffer ved hjælp af elektroner,
røntgen og neutroner.
- Beskrive og sammenligne styrker og svagheder ved røntgen-,
neutron- og elektron-baserede metoder til
materialekarakterisering.
- Anvende teoretiske modeller til at udregne karakteristiske
eksperimentelle observable ved diffraktion, spektroskopi og imaging
på faste stoffer med elektroner, neutroner og røntgenstråling.
- Analysere struktur, dynamik og egenskaber for udvalgte systemer
af faste stoffer, herunder energirelaterede materialesystemer, som
anvendes i katalysatorer, superledere og solceller.
Kursusindhold
Tværsnit, spredningsfaktorer, bølge/partikel beskrivelse af
vekselvirkningen mellem probe og stof, krystalgitre, det reciprokke
rum, gittervibrationer, elektronstruktur, absorption, diffraktion,
spektroskopi, fluorescens og imaging med elektroner, neutroner og
røntgenstråling.
Sidst opdateret
02. maj, 2024