Forskarutbildningskurser

Kurskod: FTN0044

Högskolepoäng: 5hp

När ges kursen?
Kursen ges vart 2-3 år. Den senaste kursen gavs 2023.

Allmänna kursmål och läranderesultat

Syftet med kursen är att ge studenterna en djup förståelse för hur interaktioner mellan biomaterial och biologiska system undersöks in vitro och in vivo längs en utvecklingsprocess för biomaterial. Kursen kommer också att ge en inblick i lagstiftning, etik och kommersialiseringsaspekter av biomedicinska material.

I slutet av kursen ska studenten kunna:

• Förklara principerna för protein-biomaterialinteraktioner samt de metoder som vanligtvis används för att karakterisera sådana interaktioner.
• Redogöra för in vitro-modeller som används för att bedöma blod-biomaterialinteraktioner och de parametrar som ska utvärderas.
• Förklara och jämföra olika in vitro-metoder som vanligen används för att utvärdera cell-biomaterialinteraktioner.
• Identifiera designparametrar för in vivo-utvärdering av biomaterial, med beaktande av etiska frågor.
• Välja in vitro och in vivo tester/studier för att utvärdera biokompatibiliteten hos ett biomaterial för en specifik tillämpning.

Kursens innehåll

Kursen består av 13 tvåtimmars (45min x 2) sessioner. Studenterna arbetar också med ett fallstudieprojekt som presenteras i slutet av kursen.

Kursen innehåller följande:

• Grunder om celler och biomaterial
• Interaktioner mellan protein och biomaterial
• Interaktioner mellan blod och biomaterial
• 2D- och 3D-modeller för att karakterisera biomaterial in vitro
• Enkelcellsanalys med hjälp av droppar och mikrofluidiska system för att karakterisera biomaterial in vitro
• Utvärdering av biokompatibilitet
• Djurförsök
• Lagstiftning och etik
• Planering av forskning mot kommersialisering.

Undervisning

I allmänhet är varje föreläsningspass uppdelat i 45 min föreläsning + 45 min interaktiva aktiviteter (seminarium/diskussion/arbete i grupp). Detta görs för att säkerställa att studenterna engagerar sig i sin egen inlärningsprocess.

Bedömning (examinationsform)

Examinationen är uppdelad i tre delar: 30% inlämningsuppgifter + 40% individuellt projekt + 30% aktivt deltagande i seminarier och aktiviteter. Närvaro vid 80% av föreläsningarna krävs.

Rekommenderade förkunskaper

Masterexamen eller motsvarande (t.ex. civilingenjör), med specialisering inom materialteknik, bioteknik, kemi, biologi eller inom annan lämplig disciplin. Erfarenhet av biomaterial och cellkultur är meriterande.

Kontaktpersoner

Gemma Mestres; Gemma.Mestres@angstrom.uu.se
Natalia Ferraz; natalia.ferraz@angstrom.uu.se

Högskolepoäng: 5 hp

Kursen är planerad för period 4, våren 2024.

Förkunskapskrav

Differentialkalkyl, linjär algebra, grundläggande programmering.

Bedömning

Uppgift (projektarbete i små grupper).

Undervisning.

Föreläsningar, lektioner (programmering).

Mål med kursen

Kursen behandlar olinjära och kopplade problem inom kontinuumsmekaniken för fasta kroppar och vätskor. Genom att börja med balansekvationerna genereras den så kallade svaga formen för olika problem från mekanik, termodynamik och elektromagnetism. Lösningar för tekniska problem beräknas med hjälp av finita elementmetoden i rum och finita differensmetoden i tid. Alla konstitutiva ekvationer kommer att härledas med hjälp av termodynamiska principer. Tyngdpunkten i denna kurs ligger på en teoretisk förståelse av problem inom kontinuumsmekanik och deras beräkningar med hjälp av tillämpad matematik. Den bästa inlärningen sker genom att göra, därför kommer alla problem att beräknas med hjälp av öppna källkodspaket från FEniCS.

Efter kursen ska studenten kunna:

• Motivera och härleda styrande ekvationer i tekniska problem
• Utveckla en beräkningskod för flerfysiksimuleringar
• Numeriskt lösa ett system av kopplade och icke-linjära ekvationer

Kursinnehåll

12 föreläsningar per 90 min + 2 world cafes (gruppuppgift att visa sina resultat)

• Introduktion till Python och FEniCS (editor, docker, Paraview)
• Linjär och olinjär elasticitet, reologi i fasta material
• Flöde av linjära och olinjära vätskor
• Termodynamik i viskös vätska och viskoelastiskt fast ämne
• Elektrisk ledning och polariserad stel kropp
• Balansekvationer med elektromagnetisk växelverkan
• Piezoelektrisk transducer

Kontakt

Om du har frågor om kursen, vänligen kontakta B. Emek Abali, b.emek.abali@angstrom.uu.se

Litteratur

B. E. Abali. Computational Reality. Solving Nonlinear and Coupled Problems in Continuum Mechanics. Springer Nature, Singapore, 2017.

Kurskod: FTN0298

Högskolepoäng: 5hp

Kursmaterial

Föreläsningsanteckningar finns tillgängliga på kurssidan.
Gross D, Seelig T (2011) Brottmekanik: Med en introduktion till mikromekanik. Springer. (Finns i e-version på Uppsala bibliotek)

Kunskaper efter kursen

• Identifiera och beskriva olika brott- och skademekanismer i material
• Förklara hur en spricka påverkar en struktur och beskriva det spännings- och töjningstillstånd som uppstår framför en spricka i olika material
• Tillämpa olika metoder för att beräkna sprickors drivkrafter i linjära och olinjära material och formulera lämpliga brottvillkor för stationära och växande sprickor i dessa material
• Undersöka om en spricka kommer att växa stabilt eller instabilt
• Beskriva och förklara den teoretiska bakgrunden för linjär och olinjär brottmekanik
• Analysera brottproblem för både linjära och olinjära material som utsätts för ökande belastningar

Kursinnehåll

• Element av kontinuummekanik för fasta material
• Från klassiska hållfasthetshypoteser till modern brottmekanik
• Linjär brottmekanik
• Elastisk-plastisk brottmekanik
• Dynamisk sprickmekanik
• Mikromekanik
• Skademekanik
• Variationsmetod för brottmekanik (PI)
• Beräkningsmässig och experimentell brottmekanik (HY & RA)
• Dator- och experimentlaboratorium (HY & RA)
• Seminarium

Kursscehma

Föreläsningar, övningar, dator- och experimentlaboratorier, studentseminarier och gästföreläsningar från industrin ingår i schemat för denna kurs. Se separat dokument för kursens schema.

Bedömning av kursen

Bedömningen av kursen baseras på följande:

En avslutande skriftlig tentamen 4 hp: Betygen inkluderar Underkänd (U), godkänd (3), icke utan beröm godkänd (4), med beröm godkänd (5)

Dator- och experimentell labbrapport 0,5 hp: Mer information kommer att ges på kurssidan. Betygen inkluderar U (underkänd) och G (godkänd).

Seminarium 0,5 hp: Varje student kommer att presentera en tilldelad vetenskaplig artikel som behandlar frakturmekanik. Artikeln kommer att väljas med hänsyn till studenternas studieprogram/avhandlingsämne. Betygen inkluderar U (underkänd) och G (godkänd).

För att bli godkänd på kursen måste "Dator- och experimentell labbrapport" och "seminarium" vara godkända. Den slutliga skriftliga tentamen avgör kursbetyget

Lärare

Mahmoud Mousavi, Per Isaksson, Reza Afshar, Haiyang Yu
Course responsible: Mahmoud Mousavi, mahmoud.mousavi@angstrom.uu.se

Den här kursen är öppen för alla doktorander på fakulteten

Kontakter

Mahmoud Mousavi (kursansvarig), mahmoud.mousavi@angstrom.uu.se
Malin Wohlert, malin.wohlert@angstrom.uu.se

För mer information om kursen, läs på teknik- naturvetenskapliga fakultetens web

Kursinformation

Kurskod: FTN0032
Högskolepoäng: 5hp
Undervisningsspråk: Engelska
Tid då kursen ges: Period 4, 2027
Undervisningsformat, på campus eller digitalt: Campus

Rekommenderade förkunskaper

Grundläggande kunskap inom optik och fasta tillståndets fysik. Kom gärna på introduktionsföreläsningen om du är osäker på om kursen är för dig eller om du bara behöver fräscha upp kunskaperna.

Kursens mål

• Att förstå ursprunget till optiska egenskaper hos material, och hur dessa kan modelleras matematiskt.
• Att förstå och kunna tillämpa grundläggande teoretiska koncept inom tunnfilmsoptik.
• Att utveckla färdigheter inom ett flertal experimentella tekniker för optisk karakterisering av tunna filmer.
• Att utveckla färdigheter för vetenskaplig kommunikation och kritiskt tänkande genom deltagande i seminarie-diskussioner och arbete med skriftliga labbrapporter.

Hur kursen relaterar till mål för examen på forskarnivå

Kunskap och förståelse: Möjlighet till fördjupad kunskap inom ett område av relevans för doktorandstudierna. Kursen spänner från grundläggande teori till experimentella metoder.

Kompetens och färdigheter: Praktisk erfarenhet av olika optiska tekniker är en viktig del av kursen, och erhålls vid 4 separata labbtillfällen. Färdigheter inom vetenskaplig kommunikation tränas under 4 seminarier. Kritiskt tänkande och färdighet i att identifiera kunskapsluckor tränas genom att studenter själva formulerar frågor och diskussionspunkter för seminarierna, samt genom aktivt deltagande i diskussionerna.

Kursinnehåll

Kursen inleds med en frivillig introduktionsföreläsning (L0) där vi diskuterar (och ev. repeterar) användbara koncept inom optik och fasta tillståndets fysik.

Därefter följer fyra föreläsningar som behandlar den teoretiska grunden för:

L1. Optiska egenskaper hos material
L2. Optiska och elektroniska egenskaper från beräkningar
L3. Tunnfilmsoptik
L4. Effektivt medium-teori

Var och en av de fyra första föreläsningarna följs av ett två timmar långt seminarium, där mer djupgående material relaterat till föreläsningens innehåll diskuteras.

Kursen fortsätter med fyra föreläsningar som fokuserar på experimentella tekniker:

L5. Grunder i spektroskopisk ellipsometri
L6. Analys med spektroskopisk ellipsometri
L7. Mätning och analys med spektrofotometri
L8. Raman- och fotoluminescensspektroskopi

Föreläsningarna 5–8 tillämpas i två mätlaborationer och två datorlaborationer.

Undervisning

Kursen går från föreläsningar, via seminarier baserade på fördjupande läsuppgifter, till datorbaserade och praktiska laborationer med inlämningsrapporter. På detta sätt får studenterna successivt de färdigheter som krävs för att tillämpa kunskapen på relevanta problem inom tunnfilmsoptik, samt analysera och tolka resultaten från mätningar.

Examination

Aktivt deltagande i seminarierna (genom att skicka in frågor på läsmaterialet i förväg och genom aktivt deltagande i diskussioner kring sina medstudenters frågor under seminariet). Skriftliga rapporter för de fyra laborationerna.

Examinator

Carl Hägglund, carl.hagglund@angstrom.uu.se

Huvudansvarig institution

Institutionen för materialvetenskap

Kontaktperson/er

Carl Hägglund, carl.hagglund@angstrom.uu.se

Ansökan

Skicka anmälan till kursen till: carl.hagglund@angstrom.uu.se
Anmälan senast: 8 april 2027

Högskolepoäng: 10 hp

Betygssystem: Underkänd (U), Godkänd (G)
Fastställd: 2020-09-23 (Reviderad av: fakultetsnämnden för teknik- och naturvetenskap)

Behörighetskrav: 120 hp med fasta tillståndets fysik, antagen som doktorand.

Kunskaper efter kursen

Efter avslutad kurs ska studenten känna till och kunna använda olika experimentella metoder och teoretiska modeller för elektronstrukturer, gittervibrationer, transport och magnetism i fasta material samt kunna utvärdera modellernas tillämplighet och begränsningar och tillämpa dem för att tolka experimentella resultat.

Innehåll

Byggstenar i kristaller: Bravais-gitter, kristallstruktur, reciprokt gitter, Brillouin-zoner. Diffraktion: Teori och experimentella metoder. Gitterdynamik: Fononer, tillståndsdensitet och specifik värme. Elektronteori: Frielektronmodellen, elementär bandteori, tight-binding, täthetsfunktionalteoretiska metoder för beräkning av bandstruktur, elektroniska kvasipartiklar, klassiska vågor i isotropa och heterogena medier, växelverkan mellan kvasipartiklar, elektrisk- och termisk ledningsförmåga. Magnetism: Teori och experimentella metoder inklusive spinnordning, spinndynamik och nanomagnetism.

Instruktioner

Föreläsningar (inklusive gästföreläsningar), fallstudier och laborationer.

Examination

I samband med kursen ges inlämningsuppgifter med problem och beräkningsuppgifter. Kursen avslutas med en muntlig tentamen, som tillsammans med inlämningsuppgifterna avgör betygssättningen.

Litteraturlista

Marder, Michael P. Kondenserade materiens fysik, 2 nd Ed., New York: Wiley - Blackwell, 2010.

Kittel, introduktion till fasta tillståndets fysik, 8:e uppl, John Wiley & Sons, 2004.

Information om kursen

Kontakta Klaus Leifer, klaus.leifer@angstrom.uu.se

För mer information om kursen, läs på tekniks- naturvetenskapliga fakultetens web