KURSPLAN

Beräkningsmetoder för nanomaterial 7,5 Högskolepoäng

Computational Methods for Nanomaterials
Avancerad nivå, F7051T
Version
Kursplan gäller: Höst 2018 Lp 1 - Tillsvidare
Vald version visar för vilken termin och läsperiod som denna kursplanen gäller för. Senaste version visas först.

Kursplanen fastställd
av Mats Näsström 2018-02-15

Reviderad
av Mats Näsström 2018-02-15

Utbildningsnivå
Avancerad nivå
Fördjupningskod
A1F
Betygskala
U G#
Ämne
Fysik
Ämnesgrupp (SCB)
Fysik

Behörighet

M0029M Differentialkalkyl, M0030M Linjär algebra och integralkalkyl samt M0031M Linjär algebra och differential kalkyl; F0047T Kvantfysik; F7045T Fasta tillståndets fysik eller motsvarande. Kunna skriva enkla dataprogram (t.ex. D0009E). Det är fördelaktigt att kunna använda Matlab eller Gnuplot för data-analys, och ha läst F7035T Statistisk fysik och termodynamik samt M0014M Matematisk fysik, eller motsvarande.


Urval

Urvalet grundas på 20-285 högskolepoäng



Mål/Förväntat studieresultat

1. Kunskap och förståelse

Efter avslutad kurs skall studenterna:

-   Förstå bakgrund och implementering för modellering i elektronstruktur- och dynamik- simuleringar. 
-   Förstå principen för, och kunna använda olika beräkningsmetoder. 
-   Ha insikt i vad elektronstruktur- och dynamiksimuleringar används för och vilken typ av frågeställningar som kan besvaras. 
-   Känna till hur beräkningsfysik passar in i dagens forskning inom material- och produktutveckling.

  2. Färdighet och förmåga

  Studenterna skall kunna planera och utföra enkla:

-  DFT beräkningar
-  Monte Carlo simuleringar 
-  Molekyl Dynamik simuleringar
-  Spin-dynamik simuleringar.
-  Identifiera och korrigera vanliga felkällor i beräkningar
-  Kunna välja lämpligt metod att använda för att beskriva olika system och egenskaper
-  Kunna analysera (värdera och bedöma) beräkningsresultat
-  Kunna nämna olika experimentella metoder som ger information om egenskaper av intresse

  3. Värderingsförmåga och förhållningssätt:

- Ha tränat sin förmåga till att göra fysikaliska förklaringar av data.
- Ha förmåga att designa elektronstrukturberäkningar och dynamiksimuleringar för ökad förståelse av materialrelaterade tillämpningar. 
- Kunna avgöra vilka metodförenklingar och modellantaganden som kan göras för att utföra meningsfulla simuleringar. 
- Kunna relatera och jämföra beräkningsresultaten med experimentella data.


Kursinnehåll

Introduktion i elektronstrukturbeskrivning av fasta-ämnen och nanostrukturer
Överblick i olika metoder för elektronstrukturberäkningar.
Grundbeskrivning samt fördelar och begränsningar för olika beräkningsmetoder.
Överblick i olika experimentella metoder för undersökning av fasta-ämnen och nanostrukturer.
Tillämpning av olika metoder beroende på systemets längd-skala och på excitationens tid-skala.
Beskrivning av grundtillstånd med täthetsfunktionalteori (DFT) samt genomgång av metoder för beräkning av exciterade tillstånd. 
Monte Carlo (MC) simuleringar
Atom-spinn dynamik (ASD)
Molekyl Dynamik (MD) simuleringar


Genomförande

Undervisningen sker i form av lektioner, problemlösning och laborationer


Examination

Skriftlig redovisning av laborationer samt redovisning av ett projekt. Alternativa examinationsformer kan förekomma.

 


Examinator
Corina Etz

Litteratur. Gäller från Höst 2018 Lp 1 (Kan ändras fram till 10 veckor innan studiestart)
Richard M. Martin: Electronic structure – Basic theory and Practical Methods, Cambridge, 2013, ISBN 978-0-521-53440-6.
D. Frenkel and B. Smit: Understanding molecular simulation- from algorithms to applications, Academic Press, 2002, ISBN-13: 978-0-12-267351-1.
Material från kursens hemsida: Canvas

Kursgivare
Institutionen för teknikvetenskap och matematik

Prov
ProvnrTypHpBetyg
0001Projekt5.5TG U G#
0002Laborationer2.0TG U G#

Studiehandledning
Studiehandledning finns i lärplattformen Canvas före kursstart. Du som är ny student hittar all information du behöver på www.ltu.se/nystudent. Du som redan studerar vid Luleå tekniska universitet hittar information om kursstart via schema på studentwebben alternativt via kursrummet i lärplattformen. Du når lärplattformen via Mitt LTU.