ساختار مواد

در این دوره، مبانی ساختار اتمی مواد و تأثیر نقص‌ها در این مواد را بررسی خواهیم کرد. با شروع از مقیاس آنگستروم، ابتدا پیوندها را بررسی می‌کنیم و به طور خاص تفاوت بین برهم‌کنش‌های درون مولکولی و بین مولکولی را تعیین خواهیم کرد. علاوه بر این، این برهم‌کنش‌ها را بر اساس انرژی برهم‌کنش و الکترونگاتیوی متمایز خواهیم کرد. سپس بر اساس این مفاهیم، به پراش اشعه ایکس می‌پردازیم.

نقص‌ها در مواد

با افزایش مقیاس به نانومتر، نقشه‌های ساختاری در مواد کریستالی را بررسی می‌کنیم و به طور خاص نحوه ایجاد سلول‌های واحد مکعبی ساده، مکعبی با مرکز بدنه و مکعبی با مرکز وجه را مورد مطالعه قرار می‌دهیم. در نهایت، نقص‌های ۰، ۱، ۲ و ۳ بعدی در مواد را بررسی خواهیم کرد.

نقص‌های صفر بعدی (0D):

برای نقص‌های ۰ بعدی، جای خالی‌ها (vacancies) و بین‌فصلی‌ها (interstitials) را بررسی و تحقیق می‌کنیم و چگونگی محاسبه غلظت تعادلی این نقص‌ها و وابستگی دمایی آرنیوس را فرا می‌گیریم. همچنین نماد کراگر-وینک (Kroger-Vink) برای نوشتن نقص‌ها در بلورهای یونی ارائه خواهد شد. هم نقص‌های ذاتی و هم نقص‌های بیرونی مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

نقص‌های یک بعدی (1D):

برای نقص‌های ۱ بعدی، تمرکز اصلی ما بر روی نقص‌های لبه‌ای (edge) و پیچی (screw) خواهد بود. این نقص‌ها با رسم مدارهای بورگر (Burger's circuits) در یک صفحه برای یافتن نوع نقص تعیین می‌شوند.

نقص‌های دو بعدی (2D) و سه بعدی (3D):

برای نقص‌های ۲ بعدی و ۳ بعدی، مرزهای دانه (grain boundaries) و حفره‌ها (voids) را بررسی خواهیم کرد.

دیاگرام‌های فاز

در این بخش به بررسی و تحلیل دیاگرام‌های فاز مواد می‌پردازیم تا بتوانیم رفتار فازی آن‌ها را در شرایط مختلف دما و ترکیب درک کنیم.

پیش‌نیازها

مفاهیم پایه ریاضی و فیزیک در سطح کارشناسی.