FYS-MENA4111 – Kvantemekanisk modellering av materialer

Emnet gir en innføring i det kvantemekaniske grunnlaget for å forstå oppbyggingen av materialer. Det legges vekt på å forstå teorien bak tetthetsfunksjonalteori (DFT) og forskjellige materialfysiske modelleringsmetoder, samt å praktisk utføre DFT-beregninger til å finne materialers struktur og elektroniske egenskaper, slik som båndstruktur og tilstandstetthet.

Emnet passer for deg som skal bruke DFT i arbeid med masteroppgaven, men også for de som har eksperimentell masteroppgave innen kondenserte fasers fysikk, materialvitenskap, nanoteknologi eller kvanteteknologi, og som er interessert i teoriene bak kvantemekanisk modellering av materialer. Studenter som er teoretisk interessert, og vil vite hvordan kvantemekanisk modellering av materialer og nanostrukturer blir utført, vil også har nytte av emnet.

Etter å ha fullført emnet:

• kan du utlede og beskrive tetthetsfunksjonalteorien (DFT) og Kohn-Sham ligningen med utgangspunkt i Schrödinger-ligningen for mange atomer.
• har du god oversikt du variasjonsprinsippet, den adiabatiske tilnærming, og forskjellige approksimasjonsmetoder.
• kan du redegjøre for forskjellige fysiske modeller som muliggjør analyse av krystallstrukturer, elektronstrukturer, fasetransformasjoner, overflater, atomvibrasjoner, kjemiske prosesser, og termodynamikk.
• forstår du betydningen av periodiske grensebetingelser, hvordan dette gjenspeiles i det resiproke rom, og hvordan Blochbølger brukes for å beskrive båndstruktur til elektroner i materialer.
• behersker du DFT-basert programvare for beregning av struktur og egenskaper hos materialer.
• kan du planlegge, gjennomføre og tolke DFT-beregninger i en selvvalgt prosjektoppgave.​

Studenter tatt opp til andre masterprogrammer kan, etter søknad, få adgang til emnet hvis dette er klarert med eget program.

Dersom du ikke allerede har studieplass ved UiO, kan du søke om opptak til våre studieprogrammer, eller søke om å bli enkeltemnestudent.

• FYS2140 – Kvantefysikk
• MENA2000 – Faste materialers fundamentale oppbygning eller FYS3400 – Kondenserte fasers fysikk og kvantematerialer
• MENA3001 – Funksjonelle materialer
• MENA3100 – Materialkarakterisering

Emnet undervises gjennom hele semesteret:

• 6 timer undervisning per uke (forelesninger og datalaboratorium)
• 1 time per uke med hjelp til teorioppgaver

Emnet har 12 obligatoriske ukesoppgaver som må være godkjent før avsluttende eksamen.

Se reglement for obligatoriske aktiviteter/innleveringer.

• Hjemmeeksamen i form av en skriftlig prosjektoppgave og muntlig prosjektpresentasjon som teller 1/3 ved sensurering
• Avsluttende muntlig eksamen, som teller 2/3 ved sensurering

Dette emnet har obligatoriske øvelser som må være godkjent før avsluttende eksamen.

Gjelder hjemmeeksamen i form av skriftlig prosjektoppgave: Alle hjelpemidler er tillatt.

Gjelder muntlig prosjektpresentasjon og avsluttende muntlig eksamen: Ingen hjelpemidler tillatt.

Studenter som dokumenterer gyldig fravær fra ordinær eksamen, kan ta utsatt eksamen i starten av neste semester.

Det tilbys ikke ny eksamen til studenter som har trukket seg under ordinær eksamen, eller som ikke har bestått.