MH2046 Kvantmetallurgi 6,0 hp
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)
Välj termin och kursomgång
Välj termin och kursomgång för att se aktuell information och mer om kursen, såsom kursplan, studieperiod och anmälningsinformation.
Kursval
Gäller för kursomgång
HT 2024 Start 2024-10-28 programstuderande
Anmälningskod
51348
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
Kurslitteratur och förberedelser
Särskild behörighet
Grundläggande kunskaper om kvantmekanik och Schrödingerekvationen samt ab initio beräkningar och täthetsfunktionalitetsteorier (DFT) motsvarande Materialfysik MH1026, 6 hp.
Rekommenderade förkunskaper
Utrustning
Kurslitteratur
Examination och slutförande
När kurs inte längre ges har student möjlighet att examineras under ytterligare två läsår.
Betygsskala
Examination
- PRO1 - Projektuppgift, 6,0 hp, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F
Examinator beslutar, baserat på rekommendation från KTH:s handläggare av stöd till studenter med funktionsnedsättning, om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning.
Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.
Möjlighet till komplettering
Möjlighet till plussning
Examinator
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.