Προκήρυξη θέσεων φοιτητών Υποτροφίες "Μανασσάκη"
M.Sc. στην ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΥΛΙΚΩΝ
ENG ΕΛΛ

MEMY-453
Crystal Chemistry

Τύπος μαθήματος
Επιλογής
Εξάμηνο
Πρώτο
Μονάδες ECTS
7

Περιεχόμενο Μαθήματος

Δομικοί Τύποι στερέων

Κρυσταλλικές δομές
Μέταλλα και Αμέταλλα. Δυαδικές ενώσεις: ΑΒ, ΑΒ2, ΑΒ3, Α2Β3, ΑxΒy. Τριαδικές Ενώσεις: ΑΒΧ2, ΑΒΧ3, ΑΒ3, ΑΒ2Χ4, Α2ΒΧ4, ΑΒ2Χ2. Διαμεταλλικές Ενώσεις και Φάσεις Zintl. Σπονδυλωτές Κρυσταλλικές Δομές: Πολύτυπα, Ομόλογες Σειρές και Μη-προσαρμόσιμες Δομές.

Θεωρία Δεσμού Σθένους

Ηλεκτρονική δομή (βασισμένη στο άρθρο του R. Hoffmann)
Κατασκευή διαγραμμάτων «Spaghetti» ξεκινώντας από τα Μοριακά Τροχιακά. Ηλεκτρονική αστάθεια (Παραμόρφωση Peierls, φαινόμενο Jahn-Teller). Πυκνότητα καταστάσεων, Αναδίπλωση ταινιών, άμεσο και έμμεσο ενεργειακό χάσμα. Χωρικός Περιορισμός: Χαμηλοδιάστατα Υλικά, Κβαντικά Πηγάδια, Κβαντικά Νήματα, Κβαντικές Τελείες.

Μη-στοιχειομετρία και Κρυσταλλικές Ατέλειες

Ατέλειες και μεταβολές φάσης
Μη-Στοιχειομετρία και διάχυση ιόντων. Θερμική απόσβεση, πυροσυσσωμάτωση και ανόπτηση. Διαγράμματα φάσης, ευτηκτικά μείγματα, σπονδυλική αποσύνθεση και στερεά διαλύματα. Μεταβολές Φάσης. Ανόργανα υλικά με μεταβλητή φάση, Κρύσταλλοι και άμορφα στερεά.

Συνθετικές Μέθοδοι

Συνθετικές διαδρομές
Σύνθεση στη Στερεά Κατάσταση, Υγρή σύνθεση, Διαλυτοθερμική σύνθεση. Μέθοδοι Ανάπτυξης Κρυστάλλων: Ανάπτυξη από τήγματα, διαλύματα και με μεταφορά στην αέρια φάση.
Δομικός Χαρακτηρισμός
Μέθοδοι επίλυσης κρυσταλλικών δομών από μονοκρυστάλλους και κρυσταλλικές σκόνες. Χαρακτηρισμός άμορφων υλικών (Συνάρτηση Κατανομής Ζευγών (PDF)).

Εφαρμογές Ανόργανων Ενώσεων στη Σύγχρονη Τεχνολογία

Ανόργανοι Ημιαγωγοί στην Οπτοηλεκτρονική
Φωτο-δίοδοι σε Φωτοβολταϊκά, Ανιχνευτές, Διόδους Εκπομπής Φωτός.
Πορώδη Υλικά
Διαχωρισμός αερίων και καταλυτική δράση.
Τεχνολογία Υδρογόνου
Παραγωγή, Αποθήκευση και Καύση.
Αποθήκευση Ενέργειας
Μπαταρίες Στερεάς Φάσης.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Η ύλη του μαθήματος περιλαμβάνει την μελέτη ανόργανων κρυσταλλικών στερών. Ανάλυση της κρυσταλλικής δομής της ύλης από τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα έως τις δυαδικές, τριαδικές και πολύπλοκες σπονδυλωτές ενώσεις. Συσχέτιση της κρυσταλλικής δομής με την ηλεκτρονική δομή των στερεών με τη μέθοδο LCAO. Κρυσταλλικές ατέλειες και πώς επηρεάζουν τις ιδιότητες του στερεού. Μέθοδοι ανάπτυξης κρυστάλλων και δομικός χαρακτηρισμός με περίθλαση ακτίνων-Χ. Σύγχρονες τεχνολογικές εφαρμογές των ανόργανων υλικών. Οι βασικοί μαθησιακοί στόχοι, τους οποίους οι φοιτητές στο τέλος του μαθήματος θα πρέπει να έχουν επιτύχει είναι:

  1. Η Δομή των Στερεών: Περιγραφή των κρυστάλλων και κατηγοριοποίηση των πολυεδρικών αναπαραστάσεων των Ανόργανων Κρυσταλλικών Δομών.
  2. Θεωρία Ταινιών: Η ηλεκτρονική δομή από την σκοπιά της κρυσταλλικής δομής. Συσχέτιση δομής-ιδιοτήτων.
  3. Μη-στοιχειομετρία και Κρυσταλλικές Ατέλειες: Έλεγχος ιδιοτήτων των στερεών.
  4. Συνθετικές Μέθοδοι στην Ανόργανη Χημεία και Δομικός Χαρακτηρισμός: Ανάπτυξη Μονοκρυστάλλων, Πολυκρυσταλλικά και Άμορφα στερεά.
  5. Εφαρμογές Ανόργανων Ενώσεων στη Σύγχρονη Τεχνολογία.

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

  1. Ulrich Müller, «Inorganic Structural Chemistry», 2nd Edition, Wiley 2006.
  2. Alexander F. Wells, «Structural Inorganic Chemistry», 5th Edition, Oxford University Press 1984.
  3. Roald Hoffmann, «How Chemistry and Physics Meet in the Solid State», Angew. Chem. Int. Ed. Engl. (1987) 846-878.
  4. Anthony R. West, «Solid State Chemistry and Its Applications», 2nd Edition, Wiley 2014.
  5. Richard J. D. Tiley, «Defects in Solids», Wiley 2008.
  6. Giovanni Ferraris, Emil Mackovicky, Stefano Merlino, «Crystallography of Modular Materials», IUCr 2004.
  7. Erwin Parthé, «Crystal Chemistry of Tetrahedral Structures», CRC Press 1964.

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

© 2026 MSc στην "Επιστήμη και Μηχανική Υλικών", Πανεπιστήμιο Κρήτης