C9135 Pokročilé fyzikálně-chemické metody studia materiálů

Přírodovědecká fakulta
jaro 2022
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
Cílem kurzu je poskytnout přehled o pokročilých metodách používaných pro studium materiálů a o nejnovějších přístupech v oblasti materiálového výzkumu. Posluchač bude mít znalost o moderních experimentálních postupech získávání informací o zkoumaném materiálu a o metodách teoretického popisu vlastností a chování materiálu.
Výstupy z učení
Student bude po absolvování předmětu schopen:
- orientovat se v moderních experimentálních metodách používaných pro studium materiálů
- aplikovat metody teoretického popisu strukturních a fyzikálně chemických vlastností materiálů
- navrhnout vhodné postupy pro výzkum materiálů
- použít získané informace pro charakterizaci materiálu a posoudit jeho aplikační potenciál
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
Výukové metody
Teoretická příprava formou přednášek s použitím příkladů z praxe.
Metody hodnocení
Výuka probíhá týdně, ukončení je ústní zkouškou.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2023.