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), molekyldynamik, katalytiska processer för nanopartiklar, olika tillämpningar av kvantprickar samt molekylära transistorer. Kursen omfattar ett teorimoment om 5,0 hp, ett laborationsmoment om 1,5 hp samt ett projektmoment om 1,0 hp.

Förväntade studieresultat

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

• beskriva 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
• beskriva begreppen elektrontransport och molekylelektronik
• visa förståelse och beskriva hur katalytiska egenskaper hos nanomaterial är beroende av storlek, struktur och morfologi
• beskriva funktionen och state of the art för olika karakteriseringsverktyg av strukturer på nanometerskalan som transmissionselektronmikroskopi (TEM), svepelektron-mikroskopi (SEM), sveptunnelmikroskopi (STM) och atomkraftmikroskopi (AFM)
• ingående redogöra för teorier som används inom beräkningar med DFT-metoder
• beskriva 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 hälsorelaterade 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
• genomföra ett självständigt skriftligt projektarbete inom det nanovetenskapliga området
• använda metoder för tunnfilmstillverkning i renrumsmiljö
• utföra datorbaserade beräkningar på nanomaterial
• samarbeta med andra personer
• 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:
 

• 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

Univ: Tidigare högskolestudier om minst 90 högskolepoäng inklusive Fasta tillståndets fysik, 7,5 hp, eller motsvarande. Engelska och svenska för grundläggande behörighet för högskolestudier. Krav på svenska gäller endast om utbildningen ges på svenska.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar och räkneövningar samt handledning vid laborationer och projekt. Laborationer och projekt är obligatoriska. Utöver schemalagda aktiviteter förutsätts även individuellt arbete med kursmaterialet.

Examination

Examinationen på kursens teorimoment sker individuellt i form av skriftliga hemtentamina under kursens gång. På skriftliga hemtentamina sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5).

Examinationen på kursens laborationsmoment sker individuellt genom skriftliga rapporter och muntliga redovisningar. På skriftliga rapporter och på muntliga redovisningar sätts något av betygen Underkänd (U) eller Godkänd (G).

Examinationen på kursens projektmoment sker individuellt genom skriftliga rapporter och muntliga redovisningar. På skriftliga projektrapporter och på muntliga projektredovisningar sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5).

På hela kursen ges något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5). Betyget utgör en sammanfattande bedömning av resultaten vid examinationens olika delar, med vikt i proportion till storleken på kursens moment, och sätts först när alla moment är godkända. Den som godkänts i ett prov får inte 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 för betyg och examination på grund- och avancerad nivå, dnr: FS 1.1.2-553-14.

Student har rätt att få prövat om tidigare utbildning eller motsvarande kunskaper och färdigheter förvärvade i yrkesverksamhet kan tillgodoräknas för motsvarande utbildning vid Umeå universitet. Ansökan om tillgodoräknande skickas in till Studentcentrum/Examina. Mer information om tillgodoräknande finns på Umeå universitets studentwebb, www.student.umu.se, och i högskoleförordningen (6 kap). Ett avslag på ansökan om tillgodoräknande kan överklagas (Högskoleförordningen 12 kap) till Överklagandenämnden för högskolan. Detta gäller såväl om hela som delar av ansökan om tillgodoräknande avslås.

Övriga föreskrifter

Kursen ersätter den tidigare kursen Nanovetenskap 7,5 hp (5FY143) och kan inte tas med i examen tillsammans med denna. I det fall att kursplan upphör att gälla eller genomgår större förändringar, garanteras studenter minst tre provtillfällen (inklusive ordinarie provtillfälle) enligt föreskrifterna i den kursplan som studenten ursprungligen varit kursregistrerad på under en tid av maximalt två år från det att tidigare kursplan upphört att gälla eller kursen slutat erbjudas.