Παρουσίαση/Προβολή

Διδάσκοντες

Β. Λυκοδήμος

Μαθησιακοί στόχοι

Το μάθημα παρέχει στο φοιτητή τις απαραίτητες γνώσεις για την κατανόηση βασικών εννοιών της μοριακής φυσικής καθώς και των  νανοϋλικών, με έμφαση στην ανάπτυξη των θεμάτων του μοριακού δεσμού και των μοριακών φασμάτων καθώς και της ηλεκτρονικής δομής νανοδιάστατων υλικών (γραφένιο, νανοσωλήνες άνθρακα). Με την επιτυχή παρακολούθηση και ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής είναι σε θέση:

• Να εφαρμόσει την αδιαβατική προσέγγιση Born-Oppenheimer για τον προσδιορισμό της ηλεκτρονικής δομής του ιόντος του μορίου του υδρογόνου καθώς και του μορίου του υδρογόνου με τις μεθόδους μοριακών τροχιακών (γραμμικού συνδυασμού ατομικών τροχιακών-LCAO) και δεσμού σθένους.
• Να αναλύει την ηλεκτρονική δομή (ενεργειακά διαγράμματα, δεσμικά-αντιδεσμικά μοριακά τροχιακά και όρους, ΗΟΜΟ-LUMO, τάξη δεσμού και spin) διατομικών και πολυατομικών μορίων και να σχηματίζει τα υβριδικά τροχιακά spⁿ.
• Να περιγράψει μαθηματικά την κίνηση των πυρήνων (περιστροφή, ταλάντωση) διατομικού μορίου λαμβάνοντας υπόψη την επίδραση της φυγοκεντρικής παραμόρφωσης και της αναρμονικότητας και να αναλύει τα αντίστοιχα μοριακά φάσματα (περιστροφής, ταλάντωσης, ταλάντωσης-περιστροφής) για τον πειραματικό προσδιορισμό φυσικών μεγεθών των μορίων, όπως η ροπή αδρανείας και το μήκος δεσμού.
• Να αναγνωρίζει τη λεπτή υφή των ηλεκτρονικών μεταβάσεων λόγω ταλάντωσης –περιστροφής και τη μεταβολή της έντασης των φασματικών γραμμών μέσω της αρχής Frank-Condon.
• Να εφαρμόσει τη μέθοδο ισχυρού δεσμού για τον υπολογισμό της δομής ενεργειακών ζωνών μονοδιάστατης αλυσίδας ατόμων, του πολυακετυλένιου και του γραφενίου (ενεργειακές ζώνες π και σ, γραμμική διασπορά ενέργειας, πυκνότητα καταστάσεων).
• Να περιγράψει την ηλεκτρονική δομή νανοσωλήνων άνθρακα (ευθύ - αντίστροφο πλέγμα, 1η ζώνη Brillouin, αναδίπλωση ζωνών - σχέση διασποράς ενέργειας, συνθήκη μεταλλικότητας) και να τους διακρίνει σε μέταλλα και ημιαγωγούς ανάλογα με τα δομικά τους χαρακτηριστικά. Επίσης, να διακρίνει την πυκνότητα καταστάσεων (ανωμαλίες van Hove) μεταλλικών και ημιαγώγιμων νανοσωλήνων και τις αντίστοιχες ηλεκτρονικές μεταπτώσεις σε σχέση με τη διάμετρό τους.

Με την επιτυχή παρακολούθηση και ολοκλήρωσή του, το μάθημα αποσκοπεί στο να έχει αποκτήσει ο φοιτητής τις παρακάτω ικανότητες:

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
• Αυτόνομη εργασία
• Αναλυτική και συνθετική σκέψη
• Κριτική σκέψη
• Επίλυση προβλημάτων

Προτεινόμενα συγγράμματα

Μ. Καλαμιώτου, Σημειώσεις «Εισαγωγή στη Μοριακή Φυσική», ΕΚΠΑ, 1992, Αθήνα

P. W. Atkins, Μοριακή Κβαντική Μηχανική, Εκδόσεις Παπαζήση, 1999.

H.Ibach, H. Lüth, Φυσική Στερεάς Κατάστασης. Εισαγωγή στις Αρχές της Επιστήμης των Υλικών. Ελληνική έκδοση. Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 2012.

Μ. Karplus, R. N. Porter, Atoms and Molecules: An Introduction for Students of Physical Chemistry, W. A. Benjamin, 1970.

C. N. Banwell, Fundamentals of Molecular Spectroscopy, McGraw-Hill, 1994.

R. Saito, M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, Physical Properties of Carbon Nanotubes, London: Imperial College Press, 1998.

S. Reich, C. Thomsen, J. Maultzsch, Carbon Nanotubes: Basic Concepts and Physical Properties, Wiley-VCH, Berlin, 2004.

H. Rasa, Graphene Nanoelectronics. Metrology, Synthesis, Properties and Applications, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2012.

Μέθοδοι διδασκαλίας

ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ: Πρόσωπο με πρόσωπο, ζωντανή μετάδοση (εξ αποστάσεως εκπαίδευση).

ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ (ΤΠΕ): Ηλεκτρονική επικοινωνία με φοιτητές με χρήση ΤΠΕ. Υποστήριξη διδασκαλίας με χρήση Η/Υ, βιντεοπροβολέα,πλατφόρμα eclass.

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ: Διαλέξεις

Μέθοδοι αξιολόγησης

Τελικές γραπτές εξετάσεις στην ελληνική γλώσσα (90%)

Εκπόνηση εργασιών (10%)