Κατανόηση των τεχνικών των ακτίνων –Χ και χρήση τους από τους φοιτητές/τριες αυτού του επιπέδου σε εφαρμογές. – Εξοικείωση με τις μεθόδους προετοιμασίας δειγμάτων κρυσταλλικής σκόνης. Χρήση οργάνων περίθλασης ακτίνων Χ. Απόκτηση εμπειρίας χρήσης των κρυσταλλογραφικών προγραμμάτων περίθλασης κρυσταλλικής σκόνης. Εφαρμογές των ανωτέρω στην ποιοτική και ποσοτική ανάλυση δειγμάτων. Βασική λειτουργία του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Χρήση διαφραγμάτων στη λειτουργία του μικροσκοπίου. Μέθοδοι προετοιμασίας δειγμάτων. Προσδιορισμός απλών σφαλμάτων δομής. Μελέτη της μικροδομής του υλικού (εγκλείσματα,κλπ.). Προσδιορισμός της κρυσταλλικότητας, των διαστάσεων, της μορφολογίας, κλπ. Μεθοδολογία μέτρησης ηλεκτρικών ιδιοτήτων. Μέθοδος van der Pauw. Μετρήσεις Hall. Μεθοδολογία αποτίμησης ευκινησίας – κατάταξη υλικών. Κατασκευή Gaussmeter. Βασικές αρχές του φαινομένου Raman. Μακροσκοπική περιγραφή (Διαμόρφωση διηλεκτρικής επιδεκτικότητος, Ενεργές διατομές σκεδάσεως, Τανυστής Raman και κανόνες επιλογής). Μικροσκοπική θεώρηση (Στοιχειώδης ερμηνεία της μακροσκοπικής θεώρησης μέσω της κβαντομηχανικής, φαινόμενα συντονισμού). Σκέδαση σε κρυσταλλικούς και άμορφους ημιαγωγούς (κλασσικοί ημιαγωγοί, Ακουστικοί και οπτικοί κλάδοι, LO (LA) και ΤΟ(TA) ταλαντώσεις). Αποτίμηση πειραματικών φασμάτων μέσω προγραμμάτων προσαρμογής και χαρακτηρισμός των υλικών. Φασματοσκοπίες υπερύθρου. Προετοιμασία δειγμάτων (μονοκρυστάλλων, κόνεων, λεπτών film απλών και πολλαπλών επιστρώσεων). Λήψη πειραματικών φασμάτων ανάκλασης ή/και διαπερατότητας. Επεξεργασία αποτελεσμάτων, ανάλυση οπτικών δεδομένων με προγράμματα Kramers-Kroning και προγράμματα προσαρμογής ταλαντωτή Lorentz και Drude. Παρουσίαση εργασίας. Μετρήσεις της μαγνητικής ροπής υλικών συναρτήσει πεδίου και θερμοκρασίας. Λήψη και ανάλυση φασμάτων Μossbauer μαγνητικών υλικών. Παρασκευή και μελέτη μαγνητικών νανοσωματιδίων.

Ο σκοπός της ενότητας αυτής είναι να παρουσιάσει σύγχρονους τρόπους αναζήτησης υλικών για τεχνολογικές εφαρμογές

Ο στόχος του μαθήματος είναι η οργάνωση ασφάλειας σε χώρους εργασίας με έμφαση σε ερευνητικά εργαστήρια. Περιγράφονται είδη εργατικών ατυχημάτων και μέσων προστασίας. Αναλύεται η αντιμετώπιση κινδύνων από πυρκαγιά, υψηλή τάση, χημική προσβολή, ηλεκτρομαγνητικά και οπτικά μέσα. Στα πλαίσια του μαθήματος γίνεται πρακτική εκπαίδευση σε κατάσβεση πυρκαγιάς, πρώτες βοήθειες και επισκέψεις σε βιομηχανικές μονάδες όπου οι φοιτητές βλέπουν εκ του πλησίον την εφαρμογή των μέτρων υγιεινής και ασφάλειας.

Το διεθνές γραφείο μέτρων και σταθμών ορίζει την μετρολογία ως την επιστήμη της μέτρησης, περιλαμβάνοντας κάθε σχετικό πειραματικό και θεωρητικό προσδιορισμό σε κάθε πεδίο της επιστήμης και της τεχνολογίας. Στην εποχή μας η επιστήμη της μετρολογίας προσδιορίζεται πλέον σε στενή σχέση με την έννοια της ποιότητας. Περιλαμβάνει την αυστηρά διατυπωμένη μέτρηση σε επίπεδο διαδικασιών και τεχνολογίας και την αναφορά του αποτελέσματος σε εθνικά και διεθνή πρότυπα. Το μάθημα της Μετρολογίας του ΜΤΠΧ Φυσικής & Τεχνολογίας Υλικών αποσκοπεί στην γνωριμία των σπουδαστών με το Εθνικό σύστημα ποιότητας της χώρας και την σημασία του για την έρευνα και την παραγωγική οικονομία. Πιο συγκεκριμένα στην πρώτη ενότητα του μαθήματος παρουσιάζεται η διάρθρωση του εθνικού συστήματος ποιότητας και ο τρόπος λειτουργίας του, καθώς και η διασύνδεσή του με τους αντίστοιχους ευρωπαϊκούς θεσμούς και την παραγωγή. Στην δεύτερη ενότητα, παρουσιάζονται οι εργαστηριακές διαδικασίες με τις οποίες ένα εργαστήριο διακριβώνει και πιστοποιεί ενα μετρητικό όργανο ή ! ια διαδικασία μέτρησης. Επίσης παρουσιάζεται το Ελληνικό Ινστιτούτο Μετρολογίας (ΕΙΜ), ο φορέας που τηρεί τα μέτρα και τα σταθμά της χώρας και είναι στην κορυφή της πυραμίδας των ελληνικών μετρολογικών εργαστηρίων. Στο μάθημα περιλαμβάνεται και επίσκεψη στα εργαστήρια του ΕΙΜ όπου υλοποιούνται τα εθνικά πρότυπα στην Σίνδο Θεσσαλονίκης.

Το μάθημα ασχολείται με δύο από τις σημαντικότερες κατηγορίες εφαρμογής των υλικών σε τομείς υψηλής τεχνολογίας όπως η ιατρική, η διαστημική, η μικροηλεκτρονική, η νανοτεχνολογία και η βιοτεχνολογία. Εκτός από τις καθημερινές εφαρμογές των πολυμέρων (πλαστικά, χρώματα, υφάσματα), τα τελευταία χρόνια, η ανάπτυξη πολυμερικών υλικών που μιμούνται τα αντίστοιχα βιολογικά μόρια (κυτταρίνη, DNA, πρωτεΐνες) έχει φέρει επανάσταση σε πεδία όπως η αντικατάσταση ανθρωπίνων μελών (τεχνητά οστά, καρδιά, πνεύμονες, αρτηρ! ίες) ή η ελεγχόμενη μεταφορά και αποδέσμευση φαρμάκων στη χημειοθεραπεία του καρκίνου. Συνθετικά πολυμερή χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση των θερμικών/μηχανικών ιδιοτήτων αεροσκαφών ή ακόμα σε μικροηλεκτρονικά συστήματα υπολογιστών και εκτυπωτών. Από την άλλη, τα κολλοειδή συστήματα διασποράς αποτελούν τον κατεξοχήν τρόπο και τόπο σύνθεσης και διαχείρισης των νανοσωματιδίων. ’Αλλωστε οι περισσότερες από τις ιδιότητες και εφαρμογές των νανοσωματιδίων βασίζονται στη σταθερότητά της στερεάς φάσης μέσα σε ένα διαλύτη. Για παράδειγμα, ο βαθμός ενσωμάτωσης νανοϋλικών σε βιολογικές συστήματα εξαρτάται από την ποιότητα διασποράς τους και την ύπαρξη λειτουργικών ομάδων γύρω από αυτά. Ομοίως, η επίτευξη μονοστρωματικών επικαλύψεων μπορεί να πραγματοποιηθεί με τα κατάλληλα κολλοειδή διαλύματα νανοσωματιδίων.

Η σκέδαση, περίθλαση και απορρόφηση ακτινοβολιών από την ύλη είναι ένα από τα πιο θεμελιώδη εργαλεία στην επιστήμη υλικών και στη φυσική και χημεία της στερεάς κατάστασης. Τα τελευταία χρόνια, έχουμε στην διάθεση μας πολύ ισχυρές ακτινοβολίες (όπως νετρόνια, synchrotron ακτίνες-Χ) οι οποίες παρουσιάζουν μοναδικές ιδιότητες. Συνεπώς ένας μεγάλος αριθμός μοντέρνων τεχνικών σκέδασης νετρονίων και synchrotron ακτίνων-Χ καθώς και απορρόφησης synchrotron ακτίνων-Χ έχει αναπτυχθεί. Οι τεχνικές αυτές μας δίνουν ακριβείς πληροφορίες για την κρυσταλλική δομή (τοπική και μέση), μαγνητική δομή και την δυναμική του πλέγματος και του spin των υλικών. Στην αρχή αυτού του μαθήματος θα καλύψουμε πολύ σύντομα μερικά βασικά στοιχεία των φαινομένων της σκέδασης/περίθλασης και απορρόφησης. Στην συνέχεια θα αναφερθούμε στις βασικές ιδιότητες και στους τρόπους παραγωγής νετρονίων και ακτίνων-Χ. Μετά θα καλύψουμε τις διάφορες τεχνικές σκέδασης νετρονίων και synchrotron ακτίνων-Χ καθώς και τις φασματοσκοπίες απορρόφησης synchrotron ακτίνων Χ και θα συζητήσουμε τα είδη των προβλημάτων που μπορούν να απευθυνθούν μ’αυτές τις τεχνικές. Επίσης θα γίνει μια σύντομη επισκόπηση των Large Scale Facilities ανά τον κόσμο (διάφορες εγκαταστάσεις & προοπτικές). Οι φοιτητές, μέσα από ασκήσεις και σύντομα projects, θα έχουν την δυνατότητα να μελετήσουν συγκεκριμένα παραδείγματα που θα αναφέρονται σε στερεά, επιφάνειες

Στο πλαίσιο του μαθήματος θα γίνει μια διεξοδική εμβάθυνση σε υπολογιστικές μεθόδους στην Φυσική και τεχνολογία των Υλικών. Επιπρόσθετα θα αναλύονται υπολογιστικές μέθοδοι, διερεύνησης, ανάλυσης, προσαρμογής και αποτίμησης δεδομένων. Οι μέθοδοι ανάλυσης δεδομένων, αποτελούν βασικό συστατικό της επεξεργασίας πειραματικών δεδομένων αλλά και της “εξόρυξης” δεδομένων από υπολογισμούς μεγάλης κλίμακας. Οι εφαρμογές των υπολογιστικών μεθόδων που θα αναλυθούν είναι σύγχρονα υπολογιστικά προβλήματα στη Φυσική των Υλικών, όπως υπολογιστική μοντελοποίηση και ανάλυση κρυσταλλικών δομών, περιοδικές συνθήκες, δημιουργία επιφανειών, διεπιφανειών και εκτεταμένων ατελειών. Υπολογισμοί σταθερών πλέγματος με δυναμικά αλληλεπίδρασης ατόμων. Υπολογισμοί ενέργειας-εύρεση κατάστασης ελάχιστης ενέργειας, ευσταθείς καταστάσεις. Επεξεργασία δομικών και ηλεκτρονικών ιδιοτήτων υπολογισμών πρώτων αρχών κρυσταλλικών υλικών. Ενεργειακό χάσμα ημιαγωγών, πυκνότητα ενεργειακών καταστάσεων, στατιστικές & θερμοδυναμικές ιδιότητες της ύλης.