Nanovetenskap, 7,5 hp

Innehåll

Kursen är inriktad på att lyfta fram teorier och metoder vid frontlinjen inom det nanoteknologiska forskningsområdet. Kursen innehåller en beskrivning av hur fysikaliska teorier och processer kan användas för att beskriva material med dimensioner i nanoområdet och hur dessa materials egenskaper skiljer sig från egenskaper hos makroskopiska material. Kursen fokuserar på processer, tillverkning och karakterisering av material i nanometerområdet. Kursen innehåller en beskrivning av grundläggande fysikaliska fenomen på nanometerskalan, karakterisering av nanomaterial, metoder för tillverkning och användning av nanomaterial samt egenskaper och tillämpningar av nanomaterial. Kursen behandlar nya material för tillämpningar inom energiteknik och elektronik, särskilt kolnanostrukturer som fullerener, kolnanorör och grafen men också metalliska och halvledande nanopartiklar. Exempel på experimentella tekniker som behandlas inom kursen är elektronmikroskopi, atomkraftmikroskopi, tekniker för tunnfilmstillverkning och litografi. Exempel på fysikaliska processer som behandlas är elektriska processer i nanomaterial, DFT-beräkningar (density functional theory), katalytiska processer för nanopartiklar, olika tillämpningar av kvantprickar samt molekylära transistorer. Kursen omfattar en teoridel om 5,0 hp, en experimentell laborationsdel om 1,5 hp samt en projektdel om 1,0 hp.

Förväntade studieresultat

För att uppfylla målen för kunskap och förståelse ska den studerande efter genomgången kurs kunna:

• redogöra för olika metoder för tunnfilmstillverkning,
• redogöra för olika metoder för att framställa mönstring i tunna filmer,
• med datorsimuleringar beskriva elektrondensitetsfördelningar och ledningsförmåga i olika nanostrukturerade kolmaterial,
• behandla elektriska ledningsfenomen på nanometernivå och dess kvantisering,
• redogöra för begreppen fotonik och molekylelektronik,
• redogöra för olika katalytiska egenskaper hos nanomaterial,
• beskriva funktionen och state of the art för olika karakteriseringsverktyg av strukturer på nanometerskalan som transmissionselektronmikroskopi (TEM), svepelektronmikroskopi (SEM), sveptunnelmikroskopi (STM) och atomkraftmikroskopi (AFM),
• redogöra för grundläggande principer och tvärvetenskaplig grund för nanotekniken,
• beskriva betydelsen av konstruktion/design, syntes och materialkarakterisering för en färdig produkts egenskaper,
• ge exempel på nanoteknikens potentiella genomslagskraft inom samhället,
• ge exempel på olika studier av hälsorelatarade effekter av nanomaterial.

För att uppfylla målen för färdighet och förmåga ska den studerande efter genomgången kurs kunna:

• ta sig an och genomföra experimentella arbetsuppgifter inom det nanovetenskapliga området,
• utarbeta en fungerande strategi för att kunna lösa en given uppgift inom det nanovetenskapliga området under stipulerad tid,
• lösa uppgifter inom det nanovetenskapliga området i laboratoriemiljö,
• använda metoder för tunnfilmstillverkning i renrumsmiljö,
• utföra datorbaserade beräkningar på nanomaterial,
• skriftligt rapportera resultat av arbete inom det nanovetenskapliga området,
• muntligt redovisa resultat av arbete inom det nanovetenskapliga området.

För att uppfylla målen för värdering och förhållningssätt ska den studerande efter genomgången kurs kunna:

• genomföra ett självständigt skriftligt projektarbete inom det nanovetenskapliga området,
• samarbeta med andra personer,
• reflektera över och värdera sin egen insats i laborations- och projektarbete,
• på ett korrekt sätt citera andras vetenskapliga arbete,
• uppvisa medvetenhet om etiska aspekter på vetenskapligt arbete som t.ex. ett korrekt förhållningssätt till fusk och plagiat.

Behörighetskrav

För tillträde till kursen krävs Fasta tillståndets fysik (5FY021, 10,5 hp) eller Fasta tillståndets fysik (5FY020, 7,5 hp) eller motsvarande. En A och Svenska för grundläggande behörighet för högskolestudier om kursen ges på svenska.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar och räkneövningar samt handledning vid laborationer och projekt. Laborationer och projekt är obligatoriska.

Student som missat eller inte kunnat slutföra ett obligatoriskt utbildningsmoment vid kurstillfället ska beredas möjlighet att slutföra det vid ett senare kurstillfälle. För mer information, se Regler och riktlinjer för betyg och examination, dnr: 500-4-05.

Examination

Examinationen inom kursens tre moment sker normalt genom att:

• teoridelen redovisas vid deltentamina under kursens gång samt vid ett avslutande skriftligt prov. På momentet sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) samt Med beröm godkänd (5). Den student som sammanlagt klarat minst 80 % av maximal poäng vid kursens deltentamina erhåller betyget Godkänd (3) utan att behöva delta vid kursens avslutande skriftliga prov.
• den experimentella laborationsdelen redovisas muntligt och/eller med skriftliga rapporter. På momentet sätts något av betygen Underkänd (U) eller Godkänd (G),
• projektdelen redovisas genom en skriftlig rapport. På momentet sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5).

På hela kursen sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5). För att bli godkänd på hela kursen krävs att samtliga prov och obligatoriska moment är godkända. Betyget utgör en sammanfattande bedömning av resultaten vid examinationens olika delar och sätts först när alla obligatoriska moment är godkända. Principerna för den sammanfattande bedömningen redovisas vid kursens start. Den som godkänts i ett prov får ej undergå förnyat prov för högre betyg.

En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (HF 6 kap. 22 §). Begäran om ny examinator ställs till prefekten för Institutionen för fysik. För mer information, se Regler och riktlinjer för betyg och examination, dnr: 500-4-05.

Tillgodoräknande prövas individuellt.