Fizika materijala

Opis predmeta

Prijelaz iz klasičnog u kvantno-mehanički opis tvari. Valna jednadžba u tri dimenzije. Rješenja, svojstva i interpretacije, skup kvantnih brojeva. Aproksiamtivne metode kvantne mehanike: WBK aproksimacija i primjene. Račun setnje i primjene. Primjene kvantnih statistika na bozonske i fermionske sustave. Funkcije gustoće stanja i particijske funkcije. Bose–Einsteinove kondenzacije (supravodljivost, kvantna računala). Kvantna mehanika i periodički potencijali (rešetke): vodljivost elektrona i šupljina. Usmjerene brzine, relaksacijska vremena, pokretljivost. Langevinova funkcija: primjene. Lorentzovo polje i Clausius–Mossottijeva formula. Kvantna teorija magnetizma: magnetski momenti u Schrödingerovoj jednadžbi. Spin elektrona, Landéov faktor. Hundova pravila i primjene. Spintronika i primjene (kvantna računala). NMR i primjene (kvantna računala). Supravodljivost na niskim temperaturama: Meissnerov efekt, jednadžbe Londonovih i dubina prodiranja. Cooperovi parovi i BCS – teorija. Kvantiziranje magnetskog toka (flukson) i kvantna metrologija. Supravodljivost na visokim temperaturama. Fenomenologija kristalnih supravodičkih heterostruktura. Kvantni Hallov efekt. Primjene VTS-a u tehnologiji (kvantne točke, tanki filmovi, magneti).

Ishodi učenja

  1. Opisati temelje kvantnomehaničke slika tvari.
  2. Primijeniti aproksimativne metode kvantne mehanike u opisu tvari.
  3. Izvesti rješenja valne jednadžbe u tri diemnzije.
  4. Primijeniti klasične i kvantne statističke razdiobe.
  5. Analizirati potencijale i vodljivosti u kristalnim rešetkama.
  6. Objasniti sparivanje fermiona u BCS teoriji pri niskim temperaturama.
  7. Opisati kvantnu teoriju magnetizma i primjene u metrologiji i kvantnim računalima.
  8. Analizirati električna i magnetska svojstva materijala u tehnologiji.

Oblici nastave

Predavanja

Predavanja s audiovizualnim materijalima. Znanstveni filmovi o povezanim suvremenim istraživanjima. Jednostavni pokusi i demonstracije.

Seminari i radionice

Individualne prezentacije posebnih tema.

Auditorne vježbe

Rješavanje primjera i zadataka.

Samostalni zadaci

Rad na računalu: simulacije, obrada podataka, pretraživanje literature i članaka iz kvantne fizike.

Ostalo

Pohađanje predavanje (P), rješavanje primjera i zadataka (V) te jednostavne laboratorijske vježbe (L) na predavanjima. Individualna i/ili grupna prezentacija pojedinih tema – seminari (S).

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Domaće zadaće 0 % 10 % 0 % 0 %
Sudjelovanje u nastavi 0 % 10 % 0 % 0 %
Međuispit: Pismeni 0 % 40 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 40 %
Ispit: Pismeni 0 % 40 %
Ispit: Usmeni 40 %

Tjedni plan nastave

  1. Valna jednadžba u tri dimenzije
  2. Rješenja. svojstva. tumačenja, Skup kvantnih brojeva i moguće vrijednosti
  3. WBK aproksimacija i primjene (poluvodički spojevi), Kvantnomehanički račun smetnje i primjene
  4. Funkcija gustoće stanja i particijske funkcije
  5. Bose-Einsteinovi kondenzati (supravodljivost. kvantna raunala)
  6. Driftne brzine. relaksacijska vremena. pokretljivost
  7. Langevinova funkcija. primjene
  8. Međuispit
  9. Lorentzovo polje, Clausius-Mossottijeva formula
  10. Magnetski momenti prema Schroedingerovoj jednadžbi, Elektronski spin. Landeov faktor. Hundova pravila i primjene
  11. Spintronika i primjene (kvantna računala), NMR i primjene (kvantna računala)
  12. Meissnerov efekt. Jednadžbe Londonovih. Dubina prodiranja
  13. Cooperovi parovi i B.C.S. teorija, Kvantizacija magnetskog toka (flukson). Kvantno mjeriteljstvo, Fenomenologija kristalnih supravodičkh heterostruktura
  14. Kvantni Hallov efekt, Primjene VTS materijala u tehnologiji (kvantne točke. tanki filmovi. magneti)
  15. Završni ispit

Studijski programi

Sveučilišni preddiplomski
Elektrotehnika i informacijska tehnologija (studij)
Izborni predmeti (6. semestar)
Računarstvo (studij)
Izborni predmeti (6. semestar)
Sveučilišni diplomski
Audiotehnologije i elektroakustika (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Automatika (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
Automatika i robotika (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Bežične komunikacijske tehnologije (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
Elektroenergetika (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar) Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Elektroničko i računalno inženjerstvo (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar) Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Elektronika (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar) Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Elektrostrojarstvo i automatizacija (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Elektrotehnički sustavi i tehnologija (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Komunikacijske i svemirske tehnologije (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Obradba informacija (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar) Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Računalno inženjerstvo (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar) Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Računalno modeliranje u inženjerstvu (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Računarska znanost (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar) Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Telekomunikacije i informatika (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
Znanost o mrežama (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Znanost o podacima (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)

Literatura

(.), Baće M.; Bistričić, L.; Borjanović, V.; Horvat, D.; Petković, T. Riješeni primjeri iz fizike materijala, recenzirani udžbenik. Hinus, Zagreb, 2011.,
(.), Knapp, V; Colić, P. Uvod u električna i magnetska svojstva materijala, udžbenik. Školska knjiga, 2. izd. 1997.,
(.), 1. Rosenberg, H. M. The Solid State. An introduction to the Physics of solids for students of physics, material science, and engineering, 3rd ed., Oxford University Press, Oxford 1989.,
(.), 2. A. F. J. Levi, Applied quantum mechanics, Cambridge University Press, Cambridge, 2003.,
(.), 3. L. Susskind and A. Friedman. Quantum Mechanics The Theoretical Minimum, Basic books - Perseus Books Group. New York, 2014.,
(.), 4. E. L. Wolf, Nanophysics and Nanotechnology, Wiley – VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2004.,
(.), 5. L.I. Schiff, QUANTUM MECHANICS, McGraw-Hill Book Company, 3rd edition, 1968.,

Predavanja

Za studente

Izvedba

ID 183500
  Ljetni semestar
5 ECTS
R3 Engleski jezik
R1 E-učenje
45 Predavanja
8 Auditorne vježbe
5 Laboratorijske vježbe

Ocjenjivanje

85 izvrstan
75 vrlo dobar
60 dobar
50 dovoljan