MH2046 Kvantmetallurgi 6,0 hp

Quantum Metallurgy

Materialvetenskapen förändras ganska snabbt nuförtiden. Den ständigt ökande datorkraften möjliggör detaljerade studier av material i olika rumsliga och temporära skalor. I en sådan hierarkisk modellering är en skala verkligen speciell: en atomskala på den elektroniska strukturnivån. Detta är utgångspunkten för alla andra skalor och det är här som exakt fysisk teori kan tillämpas för att lära sig vad som händer i material i detalj, och se sådant som inte är tillgängligt med andra teoretiska och experimentella verktyg.

Första-principmetoderna är inte bara standardverktyg för en djupgående undersökning i materialvetenskap idag, utan de blir även en viktig komponent i en intelligent design av nya material i industrin.

Denna kurs ska betraktas som en INLEDNING i fältet för första-principberäkningar, i syfte att sprida kunskap (inte legender) om denna typ av beräkningsverktyg.

Huvudfokus ligger vid att förstå den allmänna idén bakom första-principmetoderna, deras svaga och starka sidor, lösta och olösta problem. Studenten kommer att lära sig vilken typ av materialvetenskapsproblem som kan hanteras med hjälp av första-principmetoder och hur sådana metoder kan användas. Vad som är möjligt och pålitligt och vad som fortfarande inte är det.

(Bilden är konstverket "Quantum corral" av Julian Vass-Andrea, som representerar elektrondensitetsvågen av Fe-atomer på Cu-ytan. Kreditera: www.JulianVossAndreae.com)

Visa kursinformation utifrån vald termin och kursomgång:

Kursomgång och genomförande

Ingen kursomgång är vald

Välj termin och kursomgång ovan för att få information från rätt kursplan och kursomgång.

Kursinformation

Innehåll och lärandemål

Kursinnehåll *

Grunder för statistisk fysik,
molekylärdynamik,
Monte Carlo metoder,
översikt av kvantmekaniken,
bandstruktur, ferminivå,
kemiska bindningens natur,
densitetsfunktionell teori,
beräkning av strukturell stabilitet av metaller och legeringar och energi för olika defekter.
Beräkning av mekaniska och elektriska egenskaper, simulering av fasövergångar.
Noggrannhet och begränsningar hos tekniken.
Översikt över programvaror.

Lärandemål *

Efter godkänd kurs ska studenten kunna:

  • Tillämpa grundläggande principerna för kvantmetallurgiska strategier och dess begränsningar med avseende på storleken på de utvärderade systemen och tidsskalan
  • Identifiera vilken typ av materialvetenskapligt problem (defektbildningsenergi, mekaniskt, kinetiskt etc.) som är möjligt att lösa eller kan lösas med hjälp av ab initio verktyg samt komma fram till den förväntade noggrannheten och tillförlitligheten för ab initio modellering för olika egenskaper och material
  • Motivera för och använda en av de tillgängliga ab initio-koderna, installera strukturen för motsvarande ab initio-modellering och göra val av huvudparametrar för första-principberäkningar

Kursupplägg

Ingen information tillagd

Kurslitteratur och förberedelser

Särskild behörighet *

Grundläggande kunskaper om kvantmekanik och Schrödingerekvationen motsvarande kurs MH1026 Materialfysik, samt ab initio beräkningar och täthetsfunktionalitetsteorier (DFT), motsvarande kurs MH2048 Avancerad kurs i materialdesign.

Rekommenderade förkunskaper

MH2040 Tillämpad termodynamik och kinetik, del 1

MH2048 Avancerad kurs i Materialdesign

Utrustning

Ingen information tillagd

Kurslitteratur

Ingen information tillagd

Examination och slutförande

När kurs inte längre ges har student möjlighet att examineras under ytterligare två läsår.

Betygsskala *

A, B, C, D, E, FX, F

Examination *

  • PRO1 - Projektuppgift, 6,0 hp, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Examinator beslutar, baserat på rekommendation från KTH:s samordnare för funktionsnedsättning, om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning.

Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.

Möjlighet till komplettering

Ingen information tillagd

Möjlighet till plussning

Ingen information tillagd

Examinator

Andrei Ruban

Etiskt förhållningssätt *

  • Vid grupparbete har alla i gruppen ansvar för gruppens arbete.
  • Vid examination ska varje student ärligt redovisa hjälp som erhållits och källor som använts.
  • Vid muntlig examination ska varje student kunna redogöra för hela uppgiften och hela lösningen.

Ytterligare information

Kurswebb

Ytterligare information om kursen kan hittas på kurswebben via länken nedan. Information på kurswebben kommer framöver flyttas till denna sida.

Kurswebb MH2046

Ges av

ITM/Materialvetenskap

Huvudområde *

Materialteknik, Materialvetenskap

Utbildningsnivå *

Avancerad nivå

Påbyggnad

Ingen information tillagd

Kontaktperson

Andrei Ruban, ruban@kth.se