Τμήμα Φυσικής

18901  Νανοδομές και Βιοϋλικά     

Ιστοσελίδα μαθήματος: https://eclass.uoa.gr/courses/PHYS272/

Περιεχόμενο μαθήματος

• Nανορευστότητα, εξίσωση των Navier-Stokes στον μικρόκοσμο, ροή Stokes, οριακές συνθήκες, συμμετρία της κίνησης και θεώρημα της αχιβάδας, κίνηση σε μικρούς αριθμούς Reynolds, τρόποι προώθησης στον βιολογικό μικρόκοσμο, συντελεστής απόδοσης της κίνησης τύπου Stokes.
• Στοχαστική κίνηση,  εξίσωση του Langevin, χαρακτηριστικοί χρόνοι, συνάρτηση συσχέτισης της κίνησης Brown, θεώρημα διακυμάνσεων-απόσβεσης, θεώρημα του Kubo, διάχυση με πηγή και πόλωση, εξίσωση των Fokker-Planck, θεωρία του Kramers, χρόνος πρώτης διέλευσης, ενδιάμεσες καταστάσεις.
• Μοριακές μηχανές, ενεργά συστήματα, μηχανο-χημική σύζευξη, κινητικές εξισώσεις, βιοχημικός κύκλος της κινησίνης, ιοντικά κανάλια, πολυμερισμός ακτίνης, ινίδια, μηχανικά μοντέλα κίνησης, μετάπτωση έλικας - σβόλου στο DNA.
• Ισχυρή Δέσμευση. Ηλεκτρονική δομή βάσεων νουκλεϊκών οξέων και παρομοίων μορίων: Ισχυρή Δέσμευση. Ηλεκτρονική δομή βάσεων νουκλεϊκών οξέων, ετεροκυκλικών μορίων, αναλυτικά, αριθμητικά. Διπολική ροπή μετάβασης, ιονισμός, διέγερση. Πολυσταθμικά, χρονοανεξάρτητα, χρονοεξαρτημένα. Διασπορά, ζώνες, υποζώνες, χάσματα, ενεργός μάζα, πυκνότητα καταστάσεων. Συνδυασμός ατομικών (βάσεις DNA) και μοριακών (ζεύγη βάσεων DNA) τροχιακών. Hückel, Harrison, Slater-Koster. Ολοκληρώματα αλληλεπιδράσεως μεταξύ ζευγών βάσεων ή βάσεων. Βενζόλιο, τριαζίνη με τροχιακά σθένους. Υβριδισμός.
• Μεταβίβαση φορτίου στο DNA και σε ατομικά σύρματα: Ηλεκτρονική δομή, μεταβίβαση φορτίου σε νουκλεϊκά οξέα, μακρομόρια, ατομικά σύρματα άνθρακα, άνθρακα-αζώτου. Πρότυπα ισχυρής δεσμεύσεως (σύρμα, κλίμακα, ψαροκόκκαλο). Φορμαλισμός 2ης κβάντωσης.
• Χαμηλοδιάστατα Συστήματα (κβαντικά φρέατα, σύρματα, τελείες): ηλεκτρονικές καταστάσεις και μεταφορά: Ετεροδομές. Κβαντικά φρέατα, σύρματα, τελείες. Ηλεκτρονιακές καταστάσεις, πυκνότητα καταστάσεων. Θεώρημα Slater, περιβάλλουσα συνάρτηση, εξισώσεις ενεργού μάζας, BenDaniel-Duke. Αυτοσυνέπεια. Μαγνητικό πεδίο: επίπεδα Landau, φάσμα Fock-Darwin. Μεταφορά Boltzmann, ευκινησία, αγωγιμότητα, μηχανισμοί σκεδάσεως. Κβαντική μεταφορά: διαχυτική, βαλλιστική μεταφορά, φορμαλισμός Landauer-Buttiker.
• Εργαστήριο Προσομοίωσης: Υπολογισμός ηλεκτρονικής δομής μορίων με γραμμικό συνδυασμό ατομικών τροχιακών.