Quantum nano wereld

In dit vak worden de basisprincipes van de kwantummechanica behandeld en hoe deze worden gebruikt in de nanotechnologie om de eigenschappen van materialen te sturen. Aan bod komen de manifestaties van golf–deeltjesdualiteit die aan de basis hebben gestaan van de ontwikkeling van de kwantummechanica. De Schrödingervergelijking voor kwantummechanische golffuncties wordt geïntroduceerd en opgelost voor een aantal simpele systemen. Besproken wordt hoe kwantummechanica en golf–deeltjesdualiteit essentieel is voor de eigenschappen van materie op de nanoschaal.
Voor studenten van buiten natuurkunde:- Deze cursus kan worden gevolgd door studenten van buiten natuurkunde. Onze ervaring leert dat zij de wiskunde in de cursus relatief moeilijk vinden. Op aanvraag kunnen deze studenten vooraf een overzicht krijgen van enkele van de wiskundige vaardigheden die van pas komen en die natuurkundestudenten leren tijdens hun eerste halfjaar bij Wiskundige technieken 1 & 2.- Programmeren in Python is 10% van het eindcijfer. Studenten van buiten natuurkunde kunnen zichzelf dit tijdens de cursus leren of het vak halen met maximaal 90% van het eindcijfer.- Er is nauwelijks overlap tussen deze cursus en de introductie kwantumchemie in de scheikundebachelor.

Na afloop van de cursus is de student1. vertrouwd met de basisprincipes van de kwantummechanica, zoals golf–deeltjesdualiteit (de Broglie) en de onzekerheidsrelatie (Heisenberg)
2. in staat uit te leggen hoe golf–deeltjesdualiteit zich manifesteert aan de hand van fenomenen als warmtestraling (Planck), diffractie en het foto-elektrisch effect.
3. bekend met de Schrödingervergelijking en in staat hieruit golffuncties op te lossen voor simpele geometrieën, waaronder het deeltje-in-een-doosje.4. in staat uit te leggen hoe kwantummechanische verschijnselen, zoals discrete energiespectra, de elektronische toestanden bepalen van materialen op de nanoschaal.5. in staat uit te leggen hoe nanostructuren fotonische toestanden kunnen beïnvloeden, en daarmee absorptie en emissie van licht door materialen
6. in aanraking gekomen met wetenschappelijke literatuur over recent onderzoek op het gebied van nanotechnologie

Vereist: zeer goed vertrouwd met middelbare school wiskunde B Aanbevolen: Wiskundige technieken 1 & 2

• Book Eisberg, Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei & Particles, John Wiley & Sons