Modelování materiálů a nanomateriálů (MOMAT)
Přednášející:
Mgr. František Karlický, Ph.D.
Obsah
Přednáška:
- Krystalová struktura, mřížka, primitivní buňka, operace symetrie, bodové grupy, reciproký prostor, Brillouinova zóna, souřadné systémy.
- 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
- Periodické okrajové podmínky, Blochův teorém, pseudopotenciály, báze, implementace - přehled software, ab-initio molekulární dynamika
- Geometrická struktura a energetika, hledání stacionárních bodů na nadploše potenciální energie, metody optimalizace, vybrané pojmy statistické termodynamiky
- Elektrické a optické vlastnosti, elektronická pásová struktura, izolanty, polovodiče, kovy, hustota stavů, excitony
- Vibrace, Einsteinův, Debyeův model, anharmonicita, tepelné vlastnosti, fonony, magnetické vlastnosti, bodové poruchy, dislokace
- Přístupy k modelování nanomateriálů
Cvičení:
- Seznámení se s vybraným software, periodické okrajové podmínky, symetrie, typy souřadnic, navržení modelu periodické struktury materiálu, výběr metod, výpočet celkové energie
- Přesnost výsledků, konvergenční testy, lokalizované orbitaly, rovinné vlny, pseudopotenciály, optimalizace geometrických struktur materiálů
- Výpočet elektronické pásové struktury materiálu, znázornění pomocí řezu Brillouinovou zónou, interpretace, hustota stavů
- Výpočet elektronické pásové struktury materiálu, přímé a nepřímé materiály, izolanty, polovodiče, kovy
- Interakce povrch - molekula, fyzisorpce, chemisorpce, reaktivita, molekulární dynamika
- Optické, tepelné a magnetické vlastnosti materiálů
Literatura
Základní:
- Soubusta, J. Fyzika pevných látek. Olomouc, 2012. ISBN 978-80-244-3095-9. (On-line.)
Rozšiřující:
- Kittel C. Úvod do fyziky pevných látek. Academia Praha, 1985
- Atkins P., de Paula J. Fyzikální chemie, Vydavatelství VŠCHT: Praha, 2013. ISBN: 978-80-7080-830-6 (Verze pro prohlížení on-line.)
Zakončení
Podmínkou k udělení zápočtu je
- provedení všech úloh a ke každému cvičení vypracování protokolu splňující požadavky vedoucího praktika (protokol zpracovaný na počítači bude odevzdán vždy v následujícím hodině po příslušném cvičení)
- účast (tolerována maximálně dvojí řádně omluvená neúčast)