47335 Atomar-skala modellering af materialer til energiapplikationer (online)

2024/2025

Kurset henvender sig til (a) studerende med teoretiske interesser, der gerne vil forbedre deres viden om atomskalamodellering og lære at designe nye materialer til energiapplikationer samt (b) studerende med eksperimentelle interesser, som gerne vil lære hvordan atomskalamodellering kan bruges til at forklare og understøtte eksperimentelle resultater. E-læringsmetoden har fordelen ved fleksibilitet med hensyn til, hvor de studerende vælger at deltage i forelæsningerne.
Kursusinformation
Atomic-scale modelling of energy materials (online)
Engelsk
5
Kandidat
Retningsspecifikt kursus (MSc), Sustainable Energy
Retningsspecifikt kursus (MSc), Sustainable Energy Technologies
Teknologisk specialisering (MSc), Sustainable Energy
F4B (fre 8-12)
Kurset er et e-læringskursus, der består af forelæsninger, øvelser samt et afsluttende projekt.
De planlagte undervisningsaktiviteter er fra 10.00 til 12.00. Tidspunkter for individuelt/gruppe arbejde er fleksibelt.
Alle aktiviteter er online, med mulighed for fysisk vejledling
Kurset kombinerer forelæsninger med tutorials og computerøvelser. Eksemplerne givet i kurset vil dække forskellige applikationer i energikonvertering og -lagringsudfordringer.

Den planlagte undervisning er fra 10.00 til 12.00, og består af online forelæsninger og tutorials. Der vil også være mulighed for direkte vejledning enten online eller fysisk med hjælpelærere fra 8.00 til 10.00 (valgfrit).
Tidspunkter for individuelt/gruppe arbejde er fleksibelt.
13-uger
F4B, Eksamen forventes at være fysisk for DTU studerende, men kan blive afholdt online for eksterne studerende.
Mundtlig eksamen
Mundtlig eksamen bestående af spørgsmål om projektrapport og kursusindholdet.
20 minutter
Alle hjælpemidler - med adgang til internettet
7-trins skala , intern bedømmelse
10302
(01005/01006/10018/10020/10022/10024).(26000/26020/26021/26022/26026/26027/26028/26050/26171) , Grundlæggende koncepter fra fysisk og kemi.
Ingen tidligere kodningserfaring (python) er påkrævet, men det vil være fordelagtigt.
Ivano Eligio Castelli , Lyngby Campus, Bygning 301, Tlf. (+45) 4525 8206 , ivca@dtu.dk
Piotr de Silva , Lyngby Campus, Bygning 301 , pdes@dtu.dk
47 Institut for Energikonvertering- og lagring
I studieplanlæggeren
Et EuroTeQ kursus
Overordnede kursusmål
I dette kursus får den studerende en introduktion til Density Functional Theory (DFT) som er et af de mest anvendte beregningsværktøjer til at studere grundlæggende processer i materialer til energikonvertering og -lagring (batterier, nanokatalysatorer, brændselsceller, solceller osv.). I den første halvdel af kurset lærer de studerende det grundlæggende i den atomistiske beskrivelse af materialer samt den elektroniske struktur og fundamentet i DFT. Den anden del er mere praktisk, og de studerende lærer først, hvilke egenskaber der kan beregnes ved hjælp af DFT, og hvordan man kan bygge bro mellem disse størrelser og de målte egenskaber fra eksperimenter, samt hvordan man implementerer metoder til at automatisere og fremskynde designet af nye materialer. Kurset fokuserer på anvendelse af DFT gennem dedikerede øvelser med begrænsede tekniske detaljer om den anvendte metode.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Beskrive grundlaget for computersimuleringer med focus på Density Functional Theory og de størrelser, der kan beregnes
  • Beskrive fysikken bag nøgleapplikationer til energimaterialer
  • Fortolke og tilpasse computerkode til beregning af materialers fysiske egenskaber
  • Identificere deskriptorer for en fremskyndet tilgang til at opdage materialer
  • Identificere links mellem eksperimentelle resultater og simuleringer
  • Anvende høj-effektive teknikker på et givent datasæt for at finde nye materialer
  • Udføre atomar-skala computersimuleringer af identificerede materialer til energiapplikationer
  • Identificere problemer og løsninger relateret til computersimuleringer og opdagelse af materialer
Kursusindhold
Introduktion til faststoffysik og -kemi.
Begreber inden for om atomar modellering.
Fysisk-kemiske processer, der understøtter energiteknologier
Grundlæggende egenskaber om den atomare og elektroniske struktur af materialer.
Density Functional Theory (nøglebegreber og begrænsninger).
Praktisk brug af Linux maskiner, scripting, ASE- og GPAW-pakkerne.
Hvad kan vi beregne med DFT? Hovedapplikationer og eksempler.
Grundlæggende og avancerede øvelser på energimaterialer (ved hjælp af ASE- og GPAW-pakkerne).
Screeningsmetoder med høj kapacitet og autonome arbejdsgange (eksempler og øvelser).

To opgaver:
1) Videopræsentation i grupper af en videnskabelig forskningsartikel.
2) Grupperapport som opsummerer kursets endelige projekt
Der gives ikke karakterer for opgaverne, men aflevering og præsentation er en forudsætning for at tage den mundtlige eksamen.
Litteraturhenvisninger
1. Density Functional Theory: A Practical Introduction by David S. Sholl, Steckel Janice A.
2. Reviews in Computational Chemistry by Abby L. Parrill and Kenny B. Lipkowitz.
ISBN: 978-1-119-10393-6
3. Computational Approaches to Energy Materials by Richard Catlow, Alexey Sokol, Aron Walsh. ISBN: 978-1-119-95093-6.
Materialet er tilgængeligt for DTU studerende gennem DTU Bibliotek.
Sidst opdateret
02. maj, 2024