Fyzika kondenzovaných soustav a materiálů
Tato stránka vychází z podkladů pro tištěné studijní plány (tzv. Karolinku).
Garantující pracoviště: Katedra fyziky kondenzovaných látek
Oborový garant: doc. RNDr. Stanislav Daniš, Ph.D.
Charakteristika studijního programu:
Program je věnován experimentálnímu a teoretickému studiu vlastností kondenzovaných soustav, jejich mikrofyzikální interpretaci a možnostem aplikací, zejména se zřetelem na současný rozvoj materiálového výzkumu. K výuce společné pro celý program si studenti mohou volit jedno ze zaměření: Fyzika atomových a elektronových struktur, Fyzika makromolekulárních látek, Fyzika materiálů, Fyzika nízkých teplot, Fyzika povrchových modifikací. Každý z uvedených tématických bloků zabezpečuje obecné vzdělání v oboru na současné úrovni poznání a profiluje absolventa ve zvoleném zaměření.
Profil absolventa studijního programu a cíle studia:
Absolventi mají široké znalosti základů kvantové teorie, termodynamiky a statistické fyziky kondenzovaných soustav a příslušných výpočetních metod. Dovedou popsat strukturu těchto látek v různých formách, jejich mechanické, elektrické, magnetické i optické vlastnosti. Mají přehled o řadě experimentálních metod charakterizace struktury, složení i vlastností kondenzovaných látek, jako jsou metody difrakční, spektroskopické i mikroskopické, a dovedou je prakticky používat. Vhodným uplatněním jsou zejména pracoviště základního fyzikálního, chemického a biomedicínského výzkumu, vysoké školy uvedeného zaměření, laboratoře aplikovaného materiálového výzkumu a vývoje, zkušební laboratoře a pracoviště v hygienické a ekologické službě.
Cílem studia je poskytnout široké vzdělání v kvantové teorii, termodynamice a statistické fyzice ve vazbě na současné přístupy teorie kondenzovaných soustav, a to soustav jak anorganických, tak organických a makromolekulárních. Současně je cílem studia poskytnout studentům přehled principů moderních experimetálních metod a technologických postupů. Ve vybraném zaměření je studentům poskytnuto hlubší vzdělání a praktické dovednosti.
Doporučený průběh studia
1. rok magisterského studia
Předpokladem úspěšného magisterského studia tohoto programu je získání základních znalostí na úrovni následujících předmětů:
| kód | Předmět | Kredity | ZS | LS | |
| NBCM110 | Kvantová teorie I | 9 | 4/2 Z+Zk | — | |
| NFPL141 | Kvantová teorie II | 1 | 5 | — | 2/1 Z+Zk |
| NFPL502 | Úvod do fyziky pevných látek | 6 | — | 3/1 Z+Zk | |
| NFPL505 | Úvod do fyziky měkkých materiálů | 3 | — | 1/1 Z+Zk | |
| NFPL192 | Proseminář fyziky kondenzovaných soustav | 3 | — | 0/2 Z | |
1 Pro magisterské studium zaměření: Fyzika atomových a elektronových struktur a Fyzika nízkých teplot.
Tyto předměty se obvykle zapisují ve třetím roce studia bakalářského programu Fyzika jako povinné a povinně volitelné. Pokud posluchač tyto nebo jim ekvivalentní předměty neabsolvoval, měl by si je ve vlastním zájmu zapsat jako volitelné v prvním roce navazujícího magisterského studia. Obsah uvedených předmětů je součástí společných požadavků státní závěrečné zkoušky.
Povinné a povinně volitelné předměty profilujícího základu (25 kreditů z povinně volitelných předmětů profilujícího základu)
Studenti si volí jedno z pěti zaměření - Fyzika atomových a elektronových struktur, Fyzika makromolekulárních látek, Fyzika matriálů, Fyzika nízkých teplot a Fyzika povrchových modifikací.1. rok magisterského studia
| kód | Předmět | Kredity | ZS | LS | |
| NFPL145 | Experimentální metody fyziky kondenzovaných soustav I | 9 | 3/3 Z+Zk | — | |
| NFPL146 | Experimentální metody fyziky kondenzovaných soustav II | 9 | — | 3/3 Z+Zk | |
| NFPL800 | Termodynamika kondenzovaných soustav | 5 | 2/1 Z+Zk | — | |
| NFPL801 | Oborový seminář I | 1 | 3 | 0/2 Z | — |
| NFPL802 | Oborový seminář II | 1 | 3 | — | 0/2 Z |
| NSZZ023 | Diplomová práce I | 6 | — | 0/4 Z | |
Fyzika atomových a elektronových struktur | |||||
| NFPL143 | Fyzika pevných látek I | 9 | 4/2 Z+Zk | — | |
| NFPL144 | Struktura látek a strukturní analýza | 7 | 3/2 Z+Zk | — | |
| NFPL147 | Fyzika pevných látek II | 9 | — | 4/2 Z+Zk | |
Fyzika makromolekulárních látek | |||||
| NBCM066 | Základy makromolekulární chemie | 5 | 2/1 Z+Zk | — | |
| NBCM208 | Základy makromolekulární fyziky | 4 | — | 3/0 Zk | |
| NBCM058 | Relaxační chování polymerů | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NBCM038 | Elektrické a optické vlastnosti polymerů | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NBCM231 | Aplikovaná termodynamika | 3 | — | 2/0 Zk | |
Fyzika materiálů | |||||
| NFPL132 | Teorie kondenzovaných látek | 6 | 3/1 Z+Zk | — | |
| NFPL133 | Struktura materiálů | 4 | 3/0 Zk | — | |
| NFPL135 | Fyzika materiálů I | 4 | 2/1 Z+Zk | — | |
| NFPL139 | Fyzika materiálů II | 4 | — | 2/1 Z+Zk | |
| NFPL137 | Technologie materiálů | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NFPL136 | Speciální praktikum fyziky materiálů | 4 | — | 0/3 Z | |
Fyzika nízkých teplot | |||||
| NFPL143 | Fyzika pevných látek I | 9 | 4/2 Z+Zk | — | |
| NFPL168 | Fyzika a technika nízkých teplot | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL103 | Anihilace pozitronů v pevných látkách | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL169 | Hyperjemné interakce a jaderný magnetismus | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NFPL092 | Radiofrekvenční spektroskopie pevných látek | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NFPL206 | Vybrané kapitoly z kvantové fyziky pevných látek | 7 | — | 3/2 Z+Zk | |
Fyzika povrchových modifikací | |||||
| NBCM066 | Základy makromolekulární chemie | 5 | 2/1 Z+Zk | — | |
| NBCM213 | Fyzika přípravy tenkých vrstev | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NBCM233 | Metody analýzy povrchů a tenkých vrstev | 5 | 2/1 Z+Zk | — | |
| NBCM214 | Procesy plazmové polymerace | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NBCM231 | Aplikovaná termodynamika | 3 | — | 2/0 Zk | |
1 Jako Oborový seminář studenti navštěvují právě jeden z následujících seminářů: Seminář strukturní analýzy (NFPL037), Seminář teorie kondenzovaného stavu (NFPL062), Seminář z magnetismu (NFPL118), Seminář z fyziky nízkých teplot (NFPL098), Seminář fyziky materiálů (NFPL113), Seminář z fyziky polymerů (NBCM091), Studijní seminář plazmových polymerů (NBCM200).
2. rok magisterského studia
| kód | Předmět | Kredity | ZS | LS | |
| NSZZ024 | Diplomová práce II | 9 | 0/6 Z | — | |
| NFPL124 | Experimentální metody fyziky kondenzovaných látek III | 6 | 2/2 Z+Zk | — | |
| NSZZ025 | Diplomová práce III | 15 | — | 0/10 Z | |
Fyzika atomových a elektronových struktur | |||||
| — | |||||
Fyzika makromolekulárních látek | |||||
| NBCM217 | Moderní směry ve fyzice makromolekul | 4 | 3/0 Zk | — | |
| NBCM142 | Diplomový seminář KMF | 3 | — | 0/2 Z | |
Fyzika materiálů | |||||
| — | |||||
Fyzika nízkých teplot | |||||
| — | |||||
Fyzika povrchových modifikací | |||||
| NBCM219 | Vybrané problémy fyziky reálných povrchů | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NBCM142 | Diplomový seminář KMF | 3 | — | 0/2 Z | |
Povinně volitelné předměty - 15 kreditů
| kód | Předmět | Kredity | ZS | LS | |
Fyzika atomových a elektronových struktur | |||||
| NFPL115 | Elektronová mikroskopie | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL122 | Magnetické vlastnosti pevných látek | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL014 | Dielektrické vlastnosti pevných látek | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL040 | Aplikovaná strukturní analýza | 3 | — | 1/1 Z+Zk | |
| NFPL154 | Neutronové a synchrotronové záření v magnetických látkách | 6 | — | 2/2 Z+Zk | |
| NFPL030 | Rtg metody studia struktury a mikrostruktury materiálů | 5 | — | 2/1 Z+Zk | |
| NFPL082 | Magnetismus a elektronová struktura kovových systémů | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL013 | Rozptyl rtg záření na tenkých vrstvách | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL155 | Studium reálné struktury pevných látek | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL157 | Fyzika ve vysokých magnetických polích | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL156 | Fyzika ve vysokých tlacích | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL158 | Magnetické struktury | 4 | 2/2 Z+Zk | — | |
| NFPL550 | Tepelná kapacita pevných látek | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL011 | Výpočtová fyzika a návrh materiálů | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL004 | Nerovnovážná statistická fyzika a termodynamika | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL039 | Metody řešení a upřesňování krystalových struktur monokrystalů | 3 | — | 1/1 Z+Zk | |
| NFPL159 | Moderní materiály s aplikačním potenciálem | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NFPL551 | Korelace v mnohoelektronových systémech | 3 | — | 2/0 Zk | |
Fyzika makromolekulárních látek | |||||
| NBCM098 | Rentgenová a elektronová strukturní analýza biomolekul a makromolekul | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NBCM211 | Měřicí metody elektrických vlastností polovodivých a nevodivých materiálů | 3 | 1/1 Z+Zk | — | |
| NFPL018 | Transportní a povrchové vlastnosti pevných látek | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NBCM230 | NMR spektroskopie polymerů | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NBCM209 | Pravděpodobnostní metody fyziky makromolekul | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NBCM076 | Teorie polymerních struktur | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NBCM072 | Základy molekulární elektroniky | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NBCM062 | Strukturní teorie relaxačního chování polymerů | 3 | 2/0 Zk | — | |
Fyzika materiálů | |||||
| NFPL107 | Základy krystalografie | 3 | 1/1 Z+Zk | — | |
| NFPL115 | Elektronová mikroskopie | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL055 | Kinetika fázových transformací | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NFPL305 | Magnetismus materiálů | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NFPL197 | Základy mechaniky kontinua a teorie dislokací | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NFPL198 | Teorie poruch krystalu | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NFPL080 | Akustika ve fyzice kondenzovaného stavu | 6 | — | 3/1 KZ | |
| NFPL140 | Fyzika materiálů III | 1 | 3 | 2/0 Zk | 2/0 Zk |
| NFPL103 | Anihilace pozitronů v pevných látkách | 3 | 2/0 Zk | — | |
Fyzika nízkých teplot | |||||
| NFPL171 | Makroskopické kvantové jevy I | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL172 | Makroskopické kvantové jevy II | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NFPL093 | Vybrané kapitoly z teorie a metodiky magnetické rezonance | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL097 | Jaderně spektroskopické metody studia hyperjemných interakcí | 3 | — | 1/1 Z+Zk | |
| NFPL174 | Základy mechaniky tekutin a turbulence | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL210 | Turbulence | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL096 | Mössbauerova spektroskopie | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL175 | NMR v magneticky uspořádaných látkách | 3 | 1/1 Z+Zk | — | |
| NFPL129 | Jaderné metody studia magnetických systémů | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL095 | Základy kryotechniky | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL128 | Vybrané partie z pozitronové anihilační spektroskopie | 3 | 1/1 Z+Zk | 1/1 Z+Zk | |
| NFPL184 | Seminář radiofrekvenční spektroskopie kondenzovaných látek | 3 | 0/2 Z | 0/2 Z | |
| NFPL204 | Magnetické nanočástice | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL179 | Kvantový popis NMR | 5 | — | 2/1 Z+Zk | |
Fyzika povrchových modifikací | |||||
| NFPL107 | Základy krystalografie | 3 | 1/1 Z+Zk | — | |
| NBCM234 | Konstrukce depozičních aparatur | 5 | 2/1 Z+Zk | — | |
| NBCM235 | Základy fyziky plazmatu | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL149 | Rentgenografické studium reálné struktury tenkých vrstev | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NBCM215 | Modifikace povrchů a její aplikace | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NBCM236 | Nanokompozitní a nanostrukturované tenké vrstvy | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NBCM220 | Tvrdé a supertvrdé vrstvy a jejich aplikace | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NBCM232 | Elektrické vlastnosti tenkých vrstev | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NBCM222 | Optické vlastnosti tenkých vrstev | 3 | 2/0 Zk | — | |
1 Předmět lze zapsat buď v letním nebo v zimním semestru.
Fyzika kondenzovaných soustav a materiálů - volitelné předměty
| kód | Předmět | Kredity | ZS | LS | |
| NFPL038 | Difrakce rentgenového záření dokonalými krystaly | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL130 | Fyzikální metalurgie hliníkových slitin pro tváření | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL199 | Fyzikální metody studia nanostruktur | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NEVF106 | Mikroskopie povrchů a tenkých vrstev | 5 | 2/1 Z+Zk | — | |
| NFPL120 | Moderní problémy fyziky materiálů | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL006 | Řešení výpočetně náročných úloh ve fyzice | 3 | 1/1 Z+Zk | — | |
| NFPL177 | Supravodivost | 5 | 2/1 Z+Zk | — | |
| NFPL072 | Systémy s korelovanými f-elektrony | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL141 | Kvantová teorie II | 5 | 2/1 Z+Zk | 2/1 Z+Zk | |
| NFPL051 | Mechanické vlastnosti nekovových materiálů | 3 | 2/0 Zk | — | |
| NFPL500 | Praktické užití mikroskopie atomárních sil (AFM) | 2 | — | 0/2 Z | |
| NFPL192 | Proseminář fyziky kondenzovaných soustav | 3 | — | 0/2 Z | |
| NFPL505 | Úvod do fyziky měkkých materiálů | 3 | — | 1/1 Z+Zk | |
| NFPL502 | Úvod do fyziky pevných látek | 6 | — | 3/1 Z+Zk | |
| NBCM060 | Základy vytváření polymerních struktur | 3 | — | 2/0 Zk | |
| NFPL074 | Praktické užití transmisní elektronové mikroskopie | 4 | 0/3 Z | 0/3 Z | |
Podmínky pro přihlášení ke státní závěrečné zkoušce
- – získání alespoň 120 kreditů
- – splnění všech povinných předmětů zvoleného zaměření
- – získání alespoň 25 kreditů z povinně volitelných předmětů profilujícího základu
- – získání alespoň 15 kreditů z povinně volitelných předmětů
- – odevzdání diplomové práce ve stanoveném termínu
- – splnění všech povinných předmětů zvoleného zaměření
Předmět lze splnit jeho úspěšným absolvováním či uznáním z předchozího studia.
Požadavky k ústní části státní závěrečné zkoušky
A. Společné požadavky
1. Principy kvantového popisu kondenzovaných soustav<\TEMA>
Popis pevné látky jako problém mnoha částic - skládání momentu hybnostu, Hundova pravidla, důsledky symetrie - symetrie vlnové funkce, Blochův teorém. Typy vazeb v molekulách a kondenzovaných soustavách.
Elektronové stavy v pevných látkách - pásová struktura a metody jejího výpočtu: jednoelektronové přiblížení a metody řešení efektivních rovnic (metoda LCAO, téměř volné elektrony, LAPW, pseudopotenciály). Adiabatická aproximace, variační princip a poruchový počet.
Interakce mezi elektrony - druhé kvantování, Hartree-Fockova aproximace, teorie funkcionálu hustoty. Kvazičástice v kondenzovaných soustavách.
Interakce elektromagnetického záření s látkou - absorpce a emise fotonu. Stimulovaná a spontánní emise, výběrová pravidla. Doba života kvantových stavů, přirozená šířka spektrální čáry.
Termodynamická rovnováha, stavové veličiny a stavové rovnice. Hlavní termodynamické věty a jejich důsledky, entropie a absolutní teplota. Termodynamické potenciály, podmínky rovnováhy a stability. Kritické jevy, fázové přechody, Landauova teorie fázových přechodů. Popis nerovnovážných procesů, lineární nerovnovážná termodynamika. Statistický popis stavu, distribuční funkce a matice hustoty. Liouvilleova rovnice. Gib-bsovy stacionární soubory, souborové středování, odvození stavových rovnic. Klasické a kvantové systémy neinteragujících částic. Brownův pohyb, difuze ve vnějším poli.
3. Základy fyziky kondenzovaných látek
Struktura kondenzovaných soustav - krystalová struktura, bodová a translační symetrie, základy krystalografie. Reciproký prostor, Brillouinova zóna.
Reálná struktura látek - poruchy krystalové struktury, uspořádání na dlouhou a krátkou vzdálenost. Amorfní látky a jejich popis, párové distribuční funkce. Popis topologie, prostorové a elektronové struktury makromolekul.
Pohyb atomů a molekul v kondenzovaných látkách - difuze, kmity mřížky, fonony, tepelná kapacita.
Elektrické vlastnosti - polarizační mechanismy, dielektrická susceptibilita. Interakce mřížky iontového krystalu s elektromagnetickou vlnou. Vedení elektrického proudu - Sommerfeldův model, elektrony v periodickém poli, pásová struktura kovů a polovodičů. Základní poznatky o supravodivosti.
Magnetické vlastnosti - diamagnetismus a paramagnetismus, magnetizace, magnetická susceptibilita. Spontánní uspořádání magnetických momentů. Magnetizační procesy ve feromagnetikách.
Mechanické silové pole - elastická a plastická deformace, viskozita. Viskoelasticita a kaučuková elasticita polymerních systémů, skelný přechod, princip časově-teplotní superpozice.
4. Experimentální metody
Metody určování struktury - základní difrakční metody: difrakce a rozptyl rtg záření, elektronů, neutronů, atomů a iontů. Mikroskopické metody - světelná, řádkovací a transmisní elektronová mikroskopie.
Makroskopické a mikroskopické metody studia mechanických, tepelných, dielektrických, optických, transportních a magnetických vlastností látek.
Základní spektroskopické metody (radiofrekvenční, mikrovlnné, optické, rentgenové, gama, fotoemisní) a jejich použití.
B. Užší zaměření
Student si volí okruh otázek odpovídající jeho zaměření.
1. Fyzika atomových a elektronových struktur
Atomová struktura látek
Bodové a prostorové grupy. Symetrie fyzikálních vlastností. Struktura krystalů, kvazikrystalů, modulovaných struktur a amorfních látek. Používání strukturních databází. Kinematická teorie difrakce - rozptyl na elektronu, atomu a molekule; rozptyl na periodických a nízkodimenzionálnálních strukturách. Základy dynamické teorie difrakce. Využití neutronů a synchrotronového záření ke studiu struktury látek. Počítačové simulace, ab-initio výpočty.
Elektronová strutkura a fyzikální vlastnosti látek
Vodivostní elektrony v materiálech (klasický a kvantový popis), elektrony v perio-dickém potenciálu. Elektronová struktura kovů, polovodičů a izolátorů, optické vlastnosti. Chemická vazba, koheze, hybridizace elektronových stavů. Elektron-fononová interakce, elektrický a tepelný transport. Coulombovská a výměnná interakce, elektronové korelace, vznik magnetického momentu. Magnetické uspořádání, symetrie. Mikroskopické modely magnetismu. Nízkodimenzionální systémy. Měrné teplo, teplotní roztažnost. Magnetotransportní a magnetoelastické jevy. Dielektrika, elektrická permitivita, feroelektrika a antiferoelektrika. Elektrooptické a magnetooptické jevy. Využití
mikroskopických a makroskopických metod. Vliv vnějšího tlaku, fyzika ve vysokých
magnetických polích. Ab initio výpočty elektronové struktury a fyzikálních vlastností.
Aplikační využití elektronových vlastností materiálů. Nanomateriály.
Kolektivní jevy
Spontánní narušení symetrie a parametr uspořádání. Mikroskopický popis fázových
přechodů, teorie středního pole, fluktuace. Strukturní a magnetické fázové přechody.
Spontánní uspořádání jaderných momentů. Kondo mřížka a systémy s těžkými fermiony.
Bose-Einsteinova kondenzace atomu. Supravodivost a supratekutost. Kooperativní jevy
mimo rovnováhu, lasery.
2. Fyzika makromolekulárních látek
Struktura makromolekul
Konfigurace, konformace, takticita a stereoregularita polymerních řetězců. Archi-
tektura makromolekulárních systémů. Způsoby přípravy makromolekulárních systémů,
chemická struktura polymerů, způsoby výstavby polymerních sítí, bod gelace. Distri-
buce a průměry molárních hmotností.
Fyzikální vlastnosti makromolekulárních systémů
Relaxační vlastnosti, skelný přechod a teorie volného objemu, časově-teplotní superpozice. Pojem lineární viskoelasticity, viskoelastické funkce, Boltzmannův princip superpozice. Termodynamika polymerních roztoků, směsí a blokových kopolymerů — fázové diagramy. Flory-Hugginsova teorie, botnací rovnováha. Koligativní vlastnosti polymerních roztoků. Přechod klubko-globule. Krystalizace polymerů. Elektrické a optické vlastnosti polymerů, generace a transport náboje v organických strukturách.
Experimentální metody
Metody studia skelného přechodu, měření reologických a viskoelastických vlastností, dynamická mechanická analýza. Měření dielektrických a elektrických vlastností, termální depolarizace. Detekce teplotních přechodů, diferenciální skenovací kalorimetrie. Metody určování molekulových hmotností a struktury polymerů. Difrakční/rozptylové a spektroskopické metody pro studium struktury makromoleku-
lárních systémů.
3. Fyzika materiálů
Poruchy krystalové mřížky
Krystalová mřížka, vakance, intersticiály, vrstevné chyby, subhranice, hranice zrn, dvojčata, inkluze, dispersoidy, precipitáty. Interakce poruch krystalové mřížky. Experimentální metody studia poruch krystalové mřížky: mechanické zkoušky, difrakční a zobrazovací metody, termická analýza, akustická emise.
Mechanické vlastnosti
Plastická deformace, teorie zpevnění, creep a lom. Statické a dynamické odpevnění, zotavení poruch mřížky, superplasticita, nestabilita plastické deformace, tvarová paměť.
Termodynamika vícesložkových systémů
Binární a ternární fázové diagramy, model párových vazeb, pákové pravidlo, intermediální fáze. Fázové transformace, tuhnutí slitin, segregační procesy. Difuzní a bezdifuzní transformace v pevných látkách, TTT-diagramy, Avramiho rovnice. Difuze v pevných látkách.
Moderní materiály a technologie
Intermetalické sloučeniny, keramické a kompozitní materiály, submikrokrystalické a nanokrystalické materiály, kvazikrystaly, materiály s tvarovou pamětí, technologie přípravy moderních materiálů.
4. Fyzika nízkých teplot
Elektronová struktura pevných látek
Metody výpočtu elektronové struktury. Elektronová struktura a magnetické vlastnosti pevných látek. Magnetické momenty volného atomu/iontu, interakce s krystalovým polem, korelační jevy, výměnné interakce, lokalizované a itinerantní magnetické momenty.
Fyzika a technika nízkých teplot
Metody získávání nízkých a velmi nízkých teplot, základní vlastnosti kryokapalin. Nízkoteplotní termometrie.
Makroskopické kvantové jevy
Supravodivost, Cooperovy páry, Meissnerův jev, slabá supravodivost. Supravodiče I. a II. druhu, vysokoteplotní supravodivost. Supratekutost 4He, 3He, makroskopická vlnová funkce, Boseova-Einsteinova kondenzace.
Hyperjemné interakce a jaderný magnetismus
Elektrické a magnetické momenty atomových jader, elektrická a magnetická hyperjemná interakce. Spinový hamiltonián, hyperjemné štěpení energetických hladin, role symetrie okolí jádra.
Experimentální metody studia hyperjemných interakcí (jaderná magnetická rezonance, elektronová paramagnetická rezonance, mionová spinová rotace, Mössbauerův jev, jaderná orientace, metoda porušených úhlových korelací) a jejich využití pro studium atomové, elektronové a magnetické struktury.
5. Fyzika reálných povrchů
Fyzika povrchů
Vazba molekuly na povrchu, absorpce, ideální a reálný povrch, elektronová struktura povrchů, povrchové stavy, výstupní práce, emise nabitých částic, emise elektronu, princip elektronové spektroskopie, interakce částic a záření s povrchem, fotoemise, princip fotoelektronové spektroskopie, sekundární elektronové emise, difrakce. Energie povrchů a rozhraní.
Experimentální metody studia povrchu
Metody elektronové spektroskopie (AES, REED), metody iontové spektroskopie
(SIMS, SNMS), metody fotoelektronové spektroskopie (UPS, XPS) a jejich praktické použití. Metody elektronové mikroskopie. Měření povrchové energie: statické a dynamické metody měření kontaktního úhlu. Infračervená spektroskopie ATR FTIR, metody rtg. difrakce — maloúhlový rozptyl.
Příprava tenkých vrstev
Definice tenké vrstvy, pojem tloušťky tenké vrstvy, počáteční stadium a mechanismy růstu vrstvy. Základní metody jejich přípravy: vypařování ve vakuu, stejnoměrné a vysokofrekvenční rozprašování, CVD, PE CVD anorganických a organických vrstev (plazmová polymerace). Metody diagnostiky růstu tenké vrstvy, měření rychlosti nanášení a tloušťky, určování struktury a morfologie, mechanických, elektrických a optických vlastností. Modifikace povrchu, změny povrchové energie a chemické aktivity. Použití tenkých vrstev — tvrdá, oděruvzdorná pokrytí, ochranné a pasivační vrstvy, optické
tenké vrstvy, vrstvy pro mikroelektroniku.
