C9135 Pokročilé metody studia materiálů

Přírodovědecká fakulta
jaro 2017
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. RNDr. Pavel Brož, Ph.D. (přednášející)
doc. Mgr. Jana Pavlů, Ph.D. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Pavel Brož, Ph.D.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Student získá přehled o pokročilých metodách používaných pro studium materiálů a o nejnovějších přístupech v oblasti materiálového výzkumu. Bude mít znalost o moderních experimentálních postupech získávání informací o zkoumaném materiálu a o metodách teoretického popisu vlastností a chování materiálu. Bude mu představena široká škála metod, jako je např. skenovací a transmisní elektronová mikroskopie, vysokorozlišovací transmisní elektronová spektroskopie, vysokoteplotní hmotnostní spektrometrie, mikroskopie atomárních sil nebo nukleární magnetická rezonanční spektroskopie a ukázány a vysvětleny současné metody teoretického popisu a výpočtu strukturních parametrů, symetrie, termodynamických a mechanických vlastností a fázových diagramů komplexních soustav (výpočty elektronové struktury a semiempirická metoda CALPHAD). Studenti budou schopni navrhnout vhodné postupy pro výzkum materiálů.
Osnova
  • 1. Úvod: Druhy materiálů. Experimentální a teoretické studium materiálů. 2. Krystalografie. Krystalová struktura materiálu a její popis, symetrie, uspořádanost, typy fází. 3. Termodynamický popis soustav. Fázové diagramy. Metoda CALPHAD pro výpočet termodynamických vlastností a fázových diagramů. Souvislosti mezi krystalovou strukturou a termodynamikou. 4. Metody experimentální termodynamiky a fázové analýzy. Definice, rozdělení, příklady. 5. Moessbauerova spektroskopie. 6. Difrakční metody. RTG, neutronová a elektronová difrakce. Skenovací elektronová mikroskopie a transmisní elektronová mikroskopie. 7. Fotoelektronová a Augerova spektroskopie. Roentgenová fluorescenční analýza. 8. Vysokoteplotní hmotnostní spektrometrie. Přímý vstup a Knudsenova efúzní hmotnostní spektrometrie. 9. Elektronová spektroskopie. Mikroskopie atomárních sil a tunelovací mikroskopie. 10. Metody měření magnetických vlastností. Elektronová paramagnetická rezonanční spektroskopie. 11. Nukleární magnetická rezonanční spektroskopie. 12. Metody termické analýzy. Termická analýza, diferenční termická analýza, diferenční skenovací kalorimetrie. Termogravimetrie. 13. Metody měření optických, elektrických a mechanických vlastností. 14. Ab initio metody. Rovnovážné stavy. Mechanické vlastnosti a pevnost. Tvorné energie, fázové transformace. Poruchy mřížek, difúzní bariery, povrchy a rozhraní.
Literatura
    doporučená literatura
  • J. Drowart, C. Chatillon, J. Hastie, D. Bonnell, High-temperature mass spectrometry: Instrumental techniques, ionization cross-sections, pressure measurements, and thermodynamic data, Pure Appl. Chem. 77 (2005) 683.
  • GIUSTINO, Feliciano. Materials modelling using density functional theory : properties and predictions. Oxford: Oxford University Press, 2014, xiv, 286. ISBN 9780199662432. info
  • ATKINS, P. W. a Julio DE PAULA. Atkins' physical chemistry. 9th ed. Oxford: Oxford University Press, 2010, xxxii, 972. ISBN 9780199543373. info
  • JENSEN, Frank. Introduction to computational chemistry. 2nd ed. Chichester: John Wiley & Sons, 2007, xx, 599. ISBN 9780470011874. info
  • CALLISTER, William D. Fundamentals of materials science and engineering : an interactive e.text. 5th ed. New York: John Wiley & Sons, 2001, xxi, 524 s. ISBN 0-471-39551-X. info
  • SAUNDERS, Nigel a Peter A. MIODOWNIK. Calphad : calculation of phase diagrams : a comprehensive guide. Oxford: Pergamon, 1998, xvi, 479. ISBN 0080421296. info
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2016, jaro 2018, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023.