Materialfysikk

• Materialstruktur. Strukturbeskrivelse i faststoff-fysikk. Elementær innføring i krystallografi: symmetri og gruppeteori. Grunnleggende introduksjon til krystallografi: symmetri, punkt og romgrupper.
• Strålingskilder for røntgen, nøytroner og elektroner. Storskala-fasiliteter: synkrotroner, røntgen fri-elektron-lasere (XFEL), reaktorer og spallasjonskilder.
• Vekselvirkninger mellom stråling og materie: elektromagnetisk stråling, nøytroner og elektroner. Rayleigh-spredning, Raman-spredning, fotoelektrisk effekt, Compton-spredning. Resonant spredning. Polarisasjon. Brytningsindeks, refraksjon og refleksjon for røntgenstråling og nøytroner. Briljans og koherens.
• Spredning fra amorfe og svakt ordnede materialer. Småvinkelspredning.
• Diffraksjon: Kinematisk teori for elektroner, nøytroner og røntgendiffraksjon. Born-tilnærmingen. Fourier transformasjonen og diffraksjon. Diskret Fourier transformasjon. Dynamisk teori. Analyse av ordnede materialer i polykrystallinsk og én-krystallinsk form. Krystallstrukturbestemmelse. Tekstur.
• Spektroskopi: Elementær innføring i emisjons og absorpsjonsspektroskopi, inkludert UV-vis og Raman.
• Avbildning: Sammenheng mellom avbildning og diffraksjon. Bølgeoptikk. Fourieroptikk. Avbildning med og uten linser. Elektron mikroskopi (SEM, TEM). Nøytron og røntgenmikroskopi. 3D avbildning, computertomografi (CT). Introduksjon to holografi og dataassistert avbildning.

Kunnskaper - kandidaten skal ha kunnskap om:

• Den store rollen spredningsbaserte karakteriseringsteknikker har innen naturvitenskap.
• Spredningsbasert strukturanalyse av materialer med elektroner, røntgen og nøytronstråling, samt komplementariteten mellom disse metodene.
• Viktigheten av symmetri og gruppeteori i krystallografi.
• Grunnleggende prinsipper for spektroskopi.
• Fourier-teknikker for å beskrive og analysere kinematisk diffraksjon.
• Framstilling og egenskaper av elektroner, røntgen- og nøytronstråling for materialforskning.
• Bruk, potensial og begrensninger av mikroskopi og avbildning i vitenskapelige og industrielle anvendelser.
• Moderne utvikling innen avbildning, tomografi og holografi.

Ferdigheter: kandidaten skal kunne:

• Utføre spredningseksperimenter i laboratoriet.
• Analysere og rapportere resultater fra spredning og avbildningseksperimenter utført på materialer i fast, væske- og gassfase.
• Utføre beregninger av kinematisk diffraksjon.
• Forklare og utnytte forskjellene mellom vidvinkel og småvinkel-spredning (WAXS, SAXS / SANS).
• Gjøre begrunnede valg av eksperimentelle teknikker for spesifikke problemstillinger.
• Forklare og utnytte koblingen mellom diffraksjon og avbildning.
• Estimere kravene til parametere som oppløsning, kontrast og fluks nødvendig for å gjennomføre et gitt eksperiment.
• Vurdere mulighetene for å benytte de ulike eksperimentelle teknikkene til å angripe strukturrelaterte problemstillinger for en rekke organiske og uorganiske materialer.

Forelesninger, regneøvinger og laboratorieøvinger. Emnet blir undervist på engelsk dersom internasjonale mastergradsstudenter følger det. Undervisningsmateriell er på engelsk. Forventet arbeidsinnsats i emnet er 225 timer.

Felles forelesninger med FY8905.