Faglig innhold

Emnet behandler karakteriserings- og struktureringsteknikker med en høy romlig (mindre enn 100 nm) oppløsning, som er relevant for nanoteknologi: Fokusert Ione Stråle (FIB), skanneelektronmikroskopi (SEM), atomærkraftmikroskopi (AFM) og skannetransmisjonselektronmikroskopi (STEM). Emnet består av to hoveddeler: laboratoriearbeid og forelesninger.

Laboratoriearbeidet består av studentaktiv læring via praktisk bruk av FIB-SEM, AFM og STEM. I den første laboratorieoppgaven så skal studentene nanostrukturere et tynnfilm-materiale i FIBen. Dette nanostrukturerte materialet skal så karakteriseres av studentene på SEM, AFM og STEM. Dette dekker flere viktige datatyper som avbildning, spektroskopi og diffraksjon. Dette inkluderer også karakterisering av nanoskala elektromagnetiske felt. Opplæring i avansert numerisk dataanalyse med Python og Jupyter Notebooks er inkludert via dataøvinger, og bruk av tungregning på beregningsklynge for simulering eller analyse av data. Her blir rådata fra laboratorieoppgavene prosessert og visualisert. Resultatene fra laboratoriearbeidet blir oppsummert i prosjektrapport, som inkluderer resultatene fra dataøvingene.

Forelesningene omhandler teorien til disse instrumentene, og hvordan disse kan anvendes til å løse bærekraftsutfordringer. Andre nanostrukturering- og karakteriseringsteknikker kan også bli diskutert. Lab-arbeidet avhenger av hvilke instrumenter som er tilgjengelig, så det er mulig at lab-arbeidet blir på andre instrumenter.

Læringsutbytte

Etter kurset skal studenten ha både teoretisk og praktisk erfaring med flere avanserte mikroskopi-teknikker: både strukturering og karakterisering av materialer på nanometer lengdeskala, og å ta opp egen data. Dette inkluderer erfaring med å prosessere rådata fra disse teknikkene, ved å bruke åpenkildekode og reproduserbare programvare som Python, Jupyter Notebook og Gwyddion. Erfaring i bruk av Linux-basert beregningsklynge. Erfaring i å skrive en prosjektrapport i vitenskapelig artikkel format i samarbeid med andre studenter.

Læringsformer og aktiviteter

Praktisk laboratoriearbeid på NTNU Nanolab og NORTEM lab, forelesninger og dataøvinger. Laboratoriearbeidet skal gjøres i labgrupper bestående av minst 2 studenter, som også skriver prosjektrapporten i fellesskap. Laboratorieøvinger og dataøvinger må godkjennes for å få adgang til eksamen. Forventet arbeidsinnsats i emnet er 225 timer.

For å kunne gjøre det obligatoriske laboratoriearbeidet, så må du ta NTNU NanoLab sitt renromkurs. Hvis du vet du skal ta TFY4330 Nanoverktøy, så kan du gjennomføre dette renromkurset før semesterstart: send epost til nanolab@ntnu.no, og skriv at du skal ta emnet TFY4330 Nanoverktøy. Det er også mulig å ta renromkurset etter semesterstart.

Obligatoriske aktiviteter

• Laboratorieøvinger
• Dataøvinger

Anbefalte forkunnskaper

Grunnkurs i materialer (for eksempel TMT4185 eller tilsvarende).

Grunnkurs i fysikk: elektriske felt, magnetiske felt, strøm, potensial. F.eks. emne om Elektromagnetisme, eller andre Fysikk-emner som inneholder disse temaene. (F.eks. TFE4120, FY1003, IFYKJT1002 eller tilsvarende).

Erfaring med programmering. Enten som eget emne (F.eks. TDT4110 eller tilsvarende), eller som en del av andre emner.

Kursmateriell

Oppgis ved semesterstart.