| Název předmětu | Modelování materiálů a nanomateriálů |
|---|---|
| Kód předmětu | KFC/MOMAT |
| Organizační forma výuky | Cvičení |
| Úroveň předmětu | Bakalářský |
| Rok studia | 2 |
| Semestr | Zimní |
| Počet ECTS kreditů | 3 |
| Vyučovací jazyk | Čeština, Angličtina |
| Statut předmětu | Povinně-volitelný |
| Způsob výuky | Kontaktní |
| Studijní praxe | Nejedná se o pracovní stáž |
| Doporučené volitelné součásti programu | Není |
| Vyučující |
|---|
|
| Obsah předmětu |
|
Přednáška: 1. Krystalová struktura, mřížka, primitivní buňka, operace symetrie, bodové grupy, reciproký prostor, Brillouinova zóna, souřadné systémy. 2. Krystalová vazba, interakce, modely a metody popisu materiálů, úrovně modelování materiálů (od konceptu iontových poloměrů až k ab initio metodám), vybrané metody kvantové chemie, teorie funkcionálu hustoty a empirických potenciálů 3. Periodické okrajové podmínky, Blochův teorém, pseudopotenciály, báze, implementace - přehled software, ab-initio molekulární dynamika 4. Geometrická struktura a energetika, hledání stacionárních bodů na nadploše potenciální energie, metody optimalizace, vybrané pojmy statistické termodynamiky 5. Elektrické a optické vlastnosti, elektronická pásová struktura, izolanty, polovodiče, kovy, hustota stavů, excitony 6. Vibrace, Einsteinův, Debyeův model, anharmonicita, tepelné vlastnosti, fonony, magnetické vlastnosti, bodové poruchy, dislokace 7. Přístupy k modelování nanomateriálů Cvičení: 1. Seznámení se s vybraným software, periodické okrajové podmínky, symetrie, typy souřadnic, navržení modelu periodické struktury materiálu, výběr metod, výpočet celkové energie 2. Přesnost výsledků, konvergenční testy, lokalizované orbitaly, rovinné vlny, pseudopotenciály, optimalizace geometrických struktur materiálů 3. Výpočet elektronické pásové struktury materiálu, znázornění pomocí řezu Brillouinovou zónou, interpretace, hustota stavů 4. Výpočet elektronické pásové struktury materiálu, přímé a nepřímé materiály, izolanty, polovodiče, kovy 5. Interakce povrch - molekula, fyzisorpce, chemisorpce, reaktivita, molekulární dynamika 6. Optické, tepelné a magnetické vlastnosti materiálů
|
| Studijní aktivity a metody výuky |
Přednášení
|
| Výstupy z učení |
|
Předmět se zabývá aplikacemi kvantové chemie a fyziky pevných látek v oblasti nanomateriálů. Stručně seznamuje studenty s metodami výpočetní chemie, vybranými partiemi fyziky pevných látek a statistické termodynamiky a ukazuje analogie při modelování molekul. Praktická cvičení v počítačové učebně pak zahrnují základní úkony ve vybraném software při navržení modelu periodické struktury materiálu, optimalizaci geometrických struktur materiálů, výpočet elektronické pásové struktury, její analýzy a výpočet vybraných elektrických a optických vlastností materiálů.
osvojení základních metod používaných v modelování materiálů |
| Předpoklady |
|
nespecifikováno
|
| Hodnoticí metody a kritéria |
|
Analýza výkonů studenta
Podmínkou k udělení kolokvia je průběžná příprava na cvičení, účast na něm, provedení všech praktických úloh a ke každému praktické úloze vypracování protokolu splňující požadavky vedoucího cvičení. |
| Doporučená literatura |
|
| Studijní plány, ve kterých se předmět nachází |
| Fakulta | Studijní plán (Verze) | Kategorie studijního oboru/specializace | Doporučený semestr | |
|---|---|---|---|---|
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Nanomateriálová chemie (2021) | Kategorie: Chemické obory | 2 | Doporučený ročník:2, Doporučený semestr: Zimní |
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Nanomateriálová chemie (2024) | Kategorie: Chemické obory | 3 | Doporučený ročník:3, Doporučený semestr: Zimní |
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Fyzikální chemie (2021) | Kategorie: Chemické obory | 2 | Doporučený ročník:2, Doporučený semestr: Zimní |
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Nanomaterial Chemistry (2021) | Kategorie: Chemické obory | 2 | Doporučený ročník:2, Doporučený semestr: Zimní |