Kursplan för Yt- och nanofysik

Kursplan fastställd 2021-02-26 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnSurface and nanophysics
  • KurskodTIF120
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPPHS
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeTeknisk fysik
  • InstitutionFYSIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 85148
  • Max antal deltagare30 (minst 10% av platserna reserveras för utbytesstudenter)
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0107 Projekt 7,5 hp
Betygsskala: TH		7,5 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Kunskap om kristallstruktur, diffraktion, fononer och relaterade termiska egenskaper, frielektronteori för metaller samt energibandstrukturen hos 3D system av metaller, halvledare och isolatorer på den nivå som erhålls i en grundkurs i fasta tillståndets fysik. Grundläggande kunskap i statistisk fysik är ett plus.

Syfte

Att studenten ska få en konceptorienterad introduktion till yt- och nanofysik med fokus på statiska och dynamiska egenskaper.
Att bekanta studenten med centrala förenande koncept samt experimentella och teoretiska verktyg som behövs för att förstå ytors och nanopartiklars egenskaper.
Att bekanta studenten med vikten av samspelet mellan experimentella och teoretiska ansatser inom yt- och nanofysik för forskning och teknologisk utveckling.
Att introducera de grundläggande fysikaliska koncepten hos plasmoniska excitationer vid ytor och i nanostrukturer samt ge en överblick över deras tillämpningsområden.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

Förklara de grundläggande koncepten för att beskriva fenomen som medför att yt- och nanofysik är viktig inom modern vetenskap och teknologi.

Namnge och förklara flera av de viktigaste experimentella och teoretiska metoder som används för att utvärdera och beskriva egenskaperna hos ytor och nanopartiklar.

Tillämpa teoretiska resonemang för att förklara experimentella observationer av processer vid ytor och i/på nanopartiklar.

Förklara de grundläggande fenomenen för interaktion av ljus med metallytor och nanopartiklar samt diskutera dess implikationer för tillämpning inom plasmonik och nanooptik.

Innehåll

Kursens ämnesområden är valda för att förankra de grundläggande koncepten och fenomen som gör att yt- och nanofysik är en central del av modern vetenskap och teknologi. Vi kommer också att presentera en del ämnen som är relaterade till aktuell forskning inom yt- och nanofysik vid institutionen för Fysik på Chalmers.

De specifika ämnen som täcks i den här kursen är i kronologisk ordning:

Generell introduktion i temat ytor och deras fysik: vad är en yta och vad gör den speciell? Hur kan vi studera ytor experimentellt och hur håller vi de tillräckligt rena för experiment med atomär upplösning?

Avancerad elektronmikroskopi av ytor och nanopartiklar.

Elektronstruktur av ytor och nanopartiklar och hur elektronstrukturen styr hur ytor interagerar med molekyler i, till exempel, en katalytisk reaktion.

Physi- och chemisorption av molekyler på ytor - de två första kritiska stegen i en kemisk reaktion på en yta och en nanopartikel.

Hur gör man nanostrukturer och nanopartiklar genom "bottom-up" och "top-down" metoder som nanolitografi och kolloidal syntes.

Nanooptik och nanoplasmonik och hur man skräddarsyr material-ljusinteraktioner på nanonivå.

Kvantplasmonik och hur kvanteffekter blir viktiga när ljus växelverkar med nanopartiklar och nanostrukturer.

Hur man använder plasmonresonanser i nanopartiklar för att skapa känsliga sensorer och för att styra katalytiska processer på nanopartiklar.

Organisation

Kursen baseras på en föreläsningsserie, 2 gånger 2 timmar per vecka, ett projektarbete som presenteras i en skriftlig rapport och på ett minisymposium i form av muntligt föredrag, och tre obligatoriska laborationer med tema ytfysik, elektronmikroskopi och nanoplasmonik, för vilka en labbrapport ska skrivas på individuell basis.

Litteratur

Följande böcker rekommenderas (men är inte obligatoriska) för den här kursen:

Zangwill A.; "Physics at Surfaces", Cambridge University Press, New York 1988.
I. Chorkendorff and J. W. Niemantsverdriet "Concepts of Modern Catalysis and Kinetics, Willey-VCH, 2003.
Kolasinski K. W.; "Surface Science", J. Wiley&Sons Ltd, 2002.
S. Holloway and J. Norskov, "Bonding at Surfaces", Liverpool University Press.
Stefan A. Maier, Plasmonics  Fundamentals and Applications, Springer 2007.

Föreläsningsanteckningar kommer att delas ut och duggornar baseras på dessa anteckningar som inlärningsmaterial.

Examination inklusive obligatoriska moment

Projektrapport, projektpresentation, labbrapporter och icke-obligatoriska duggor som ger bonuspoäng.

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.