KEMS448 Fysikaalisen kemian syventävät harjoitustyöt (1–12 op)

Laskennallisen kemian laboratoriossa perehdytään monipuolisesti kemian laitoksen tutkimuksessa käytettävään ohjelmistokantaan. Yleisen molekyylimallinnusharjoittelun ohella on tarjolla laajempia laskentaprojekteja.
Aihepiirivalikoima sivuaa niin pintakemiallisia katalyysireaktioita, biokemiallisia prosesseja kuin modernia materiaalitiedettäkin. 

Kurssilla suoritetaan spektroskopisia mittauksia oppilaslaboratoriossa sekä laserlaboratoriossa niin jatkuvatoimisilla kuin pulssitetuilla valonlähteillä. Aihepiirit liittyvät analyyttisen ja rakennespektroskopian perusmittauksiin, sovelletun valokemian töihin sekä femtosekuntispektroskopiaan. Töiden tarkoituksena on opettaa spektroskopisesti tehtävää kvalitatiivista ja kvantitatiivistä analyysiä sekä rakenneparametrien määritystä pienille orgaanisille molekyyleille kaasuissa ja nesteissä. 

Sähkökemian työssä tarkastellaan vihreän vedyn tuottamiseen käytettäviä elektrodimateriaaleja ja niiden ominaisuuksia. Työ keskittyy materiaalien tehokkuuteen vaikuttavien parametrien (elektrokatalyyttinen aktiivisuus ja reaktiokinetiikka) arvioimiseen ja eri elektrodimateriaalien ja reaktio-olosuhteiden vaikutuksen tutkimiseen. 

Työt suoritetaan itsenäisesti tai pienryhmissä fysikaalisen kemian oppilaslaboratoriossa ja nanotiedekeskuksen laboratorioissa. Yksittäisten töiden laajuus on 1–2 op.

Opintojakson suoritettuaan opiskelija on tutustunut laskennalliseen työskentelytapaan kemiassa ja tuntee siinä esiintyviä menetelmiä. Opiskelija osaa arvioida ja kuvata eri mallitusmenetelmien soveltuvuuksia ja ominaisuuksia kemiallisissa ongelmissa. Opiskelija tuntee spektroskopisten mittausmenetelmien teoreettisia ja kokeellisia perusteita, ymmärtää ilmiöitä ja niiden takana olevia teorioita ja osaa tulkita mittaamansa spektrit. Opiskelija tuntee elektrodimateriaalien tehokkuuden arvioimiseen käytettyjä menetelmiä ja osaa rakentaa ja käyttää sähkökemiallisia kennoja. Opiskelija osaa laatia tieteellisiä raportteja mittaus- tai laskentatuloksistaan, vertailla saatuja tuloksia julkaistuun tutkimustietoon ja selittää eri virhelähteiden ja muuttujien vaikutuksia tuloksiin.

Työelämätaidot: 

Opintojaksolta saa spektroskopista ja sähkökemiallista laiteosaamista sekä analyysitaitoja. Opintojaksolla käytetyt laskentamenetelmät ovat valideja tutkimus- ja kehitystyössä käytettäviä metodeja, lisäksi saa tietotaitoa ohjelmoinnista ja tieteellisen laskennan infrastruktuureista Suomessa.

Pakollisina esitietoina kemian aineopinnot, erityisesti fysikaalisen kemia teoriakurssit ja laboratoriotyöt KEMA2240, KEMA2250, KEMA2340 ja KEMA2350. Lisäksi suositellaan seuraavia kursseja:  

KEMS412 Symmetria ja ryhmäteoria kemiassa töille:

• Hiilidioksidin FTIR-spektri ja Ramantyö.

KEMS4150 Optinen spektroskopia töille:

• TCSPC-työ, Pyreenieksimeerin fluoresenssi ja Laserspektroskopia.

KEMS454 Pintakemia ja katalyysi työlle:

• Sähkökemiallinen vedyntuotantoreaktio.