MPŠ
MPŠ MP&Scaron MP&Scaron MP&Scaron Avtorji

Mednarodna
podiplomska šola
Jožefa Stefana

Jamova 39
SI-1000 Ljubljana
Slovenija

Tel: (01) 477 31 00
Faks: (01) 477 31 10
E-pošta: info@mps.si

Išči

Opis predmeta

Osnove fizike materialov

Programi:

Nanoznanosti in nanotehnologije, 2. stopnja

Sodelavci:

prof. dr. Zdravko Kutnjak
prof. dr. Boštjan Zalar

Cilji:

Študent se seznani z širokim obsegom pojavov v fiziki kondenzirane materije, s ciljem pridobitve osnovnega znanja, s pomočjo katerega bo lahko razvil spretnosti, ki so potrebne pri načrtovanju novih naprednih materialov ter funkcionalnih mikro- in nanostruktur.

Vsebina:

1. Struktura kondenzirane snovi
a) Trdne in mehke snovi
b) Pojem simetrije in zlom simetrije
c) Parameter reda in korelacijske funkcije
d) Interakcije med gradniki snovi
e) Energije in potenciali
f) Tekoče, vmesne in kristalne faze
g) Nesoizmerljive strukture
h) Kvazikristali
2. Termodinamika in statistična mehanika
a) Trije zakoni termodinamike
b) Termodinamski potenciali
c) Pojem faznega prostora
d) Enačba stanja
3. Simetrije v kristalih
a) Translacijske in rotacijske simetrije; prostorske grupe
b) Recipročna mreža
c) Dimenzionalnost parametra reda in dimenzionalnost sistema
4. Teorija sipanja
a) Braggov in Lauejev sipalni pogoj
b) Sipanje fotonov, elektronov in nevtronov
c) Fourierova transformacija
5. Elektroni in fononi v kristalih
a) Kvantna mehanika prostih elektronov
b) Periodične funkcije in elektron v periodičnem potencialu
c) Harmonska nihanja kristalne mreže
d) Fermioni in bozoni
e) Električno prevajanje
f) Specifična toplota kristalne mreže
6. Elastične lastnosti
a) Napetost in deformacija
b) Izotropne in kubične snovi
c) Razširanje zvoka
7. Magnetizem
a) Magnetni dipolni moment in magnetizacija
b) Paramagnetizem in diamagnetizem
c) Inducirana in spontana magnetizacija
d) Teorija povprečnega polja in Isingov model
e) Domene in histereza
f) Landau-ova prosta energija
g) Kritični pojavi in teorija skaliranja
8. Superprevodnost
a) Fenomenološka teorija
b) Termodinamika superprevodnikov
c) Josephsonov pojav
9. Dislokacije v trdnih snoveh
a) Topološke značilnosti
b) Vrzeli in intersticijske nečistoče
c) Difuzija točkastih defektov
d) Martenzitske transformacije
10. Tekočine
a) Izotropne in anizotropne tekočine
b) Viskoznost
c) Navier-Stokes –ova enačba
d) Laminarni in turbulentni tok
e) Binarne tekočine in fazna separacija
f) Koloidi in raztopine
11. Polimeri in tekoči kristali
a) Idealna in Flory-jeva veriga
b) Entropična elastičnost
c) Nematski in smektični red
d) Maier-Saupe-jeva teorija
12. Površine
a) Površinska napetost
b) Adsorbcija in omakanje

Temeljna literatura in viri:

1. Zapiski predavanj;
2. Neil W. Ashcroft, N. David Mermin, “Solid State Physics” (Saunders College, Philadelphia, 1987);
3. Maurice Kleman, Oleg D. Lavrentovich, “Soft Matter Physics” (Springer-Verlag, New York, 2003);
4. Gert Strobl, “Condensed Matter Physics” (Springer-Verlag, New York, 2004);
5. P. M. Chaikin, T. C. Lubensky, “Principles of Condensed Matter Physics” (Cambridge University Press, Cambridge, 1995).

Izbrane reference nosilca:

1. W. Kleemann, J. Dec, V. V. Shvartsman, Z. Kutnjak, T. Brown, “Two-dimensional ising model criticallity in a three-dimensional uniaxial relaxor ferroelectric with frozen polar nanoregions”, Phys. Rev. Lett. 97, 065702 (2006);
2. Z. Kutnjak, J. Petzelt, R. Blinc, “The giant electromechanical response in ferroelectric relaxors as a critical phenomenon”, Nature 441, 956 (2006);
3. Z. Kutnjak, C. Filipic, R. Podgornik, L. Nordenskiold, N. Korolev, »Electrical conduction in native DNA: hole hopping transfer mechanism«, Phys. Rev. Lett. 90, 098101 (2003);
4. A. Lebar, Z. Kutnjak, S. Žumer, H. Finkelmann, A. Sanchez-Ferrer, B. Zalar, “Evidence of supercritical behavior in liquid single crystal elastomers”, Phys. Rev. Lett. 94, 197801 (2005);
5. R. Blinc, B. Zalar, V. V. Laguta, M. Itoh, “Order-disorder component in the phase transition mechanism of 18O enriched strontium titanate”, Phys. rev. Lett. 94, 147601 (2005);
6. B. Zalar, V. V. Laguta and R. Blinc, “NMR Evidence for the Coexistence of Order-Disorder and displacive Components in Barium Titanate”, Phys. Rev. Lett 90, 037601 (2003);

Načini preverjanja znanja:

Pisni in ustni izpit.

Obveznosti študentov:

Pravočasna prisotnost na predavanjih in sodelovanje pri debatah med predavanji.

Zunanje povezave:

www.ijs.si/~bzalar/J._Stefan_IPS/Physics_of_Materials/Physics_of_Materials.pdf