Faglig innhold

Ved hjelp av nanoteknologi kan en utvikle mange nye materialer og utstyr med spesielle egenskaper for et bredt spekter av applikasjoner. Nanomekanikk er en viktig del av anvendt nanoteknologi. Kurset har fokus på «state-of-the-art» innen vitenskapelig utvikling og oppdagelser innen både beregningsorientert og eksperimentell nanomekanikk, og studiet av mekaniske egenskaper hos materialer og strukturer med størrelse ned til nano meter skala. På dette nivået er mekaniske egenskaper nært knyttet til kjemi, fysikk og kvantemekanikk. Temaene inkluderer krefter på makroskopisk nivå og atomnivå; elastiske egenskaper og krystall-strukturer, deformasjon og bruddmekanismer på nanonivå, molekylær dynamisk simulering av nano-krystallinske materialer; prinsippet om atommikroskop, «scanning tunneling» mikroskop og fokusert ionstråle; prinsipp og teori om «nanoindentation» teknologi; innvirkning av størrelseseffekten på nanonivå. Kurset består av «hands-on» laboratoriearbeid med «nanoindentation» tester og prosjekter innen molekylær simulering.

Læringsutbytte

Emnet gir studentene innføring i og bakgrunn for hvordan en bestemmer styrke og deformasjonsegenskaper av materialer på atom og molekylnivå basert på beregningsorienterte og eksperimentelle metoder, samt forbindelsen til mekaniske egenskaper ved mikro- og makroskopisk nivå.

Emnet har følgende læringsmål:

Kunnskaper:
Kandidaten skal ha kunnskap om:
- Grunnleggende kunnskap om eksperimentelle og beregningsorientert nanomekanikk
- Interaksjon mellom kreftene som virker på de ulike skalaene
- Potensialer og metodikk for å kunne utføre molekylær dynamiske simuleringer
- Prinsipper og teori for nanoindenterings forsøk and nanomekanikk test
- Prinsippene for «atomic force» og «scanning tunneling» mikroskop, samt «focused ion beam»
- Størrelse effekter på nano-skala

Ferdigheter:
Kandidaten kan:
- Beskrive interaksjon mellom krefter ved atom og molekylær skala
- Beregne elastisitetsmodul ved både beregningsorientert og eksperimentell nanomekanikk metodikk
- Vurdere mekanisk analyse ved «nano-indentation» tester

Generell kompetanse:
Kandidaten kan:
- Deformasjon og bruddmekanismer på nanoskala
- Utføre «nano-indentation» tester
- Utføre mekaniske analyser av materialer basert på molekylære dynamiske simuleringer

Læringsformer og aktiviteter

Emnet vil omfatte forelesninger, inviterte foredrag av gjesteforelesere, laboratoriearbeid under tilsyn av lærere, individuelle «hands-on» prosjekter og obligatoriske øvinger. Undervisningen gis på engelsk.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger

Anbefalte forkunnskaper

Kontinuummekanikk, Nanointro.

Kursmateriell

Forelesningsnotater og annet utlevert selvstudie materiale.