Το πρόγραμμα των μαθημάτων διαμορφώνεται ως εξής:

Β. Περιεχόμενο/Περιγραφή μαθημάτων

Φυσικοχημεία

Κλασική θερµοδυναµική: βασικές αρχές της θερµοδυναµικής, αντιστρεπτές διεργασίες, ευστάθεια θερµοδυναµικών συστηµάτων, µεταβολές φάσεων. Θερµοδυναµική διαλυµάτων. Στατιστική θερµοδυναµική: στατιστικά σύνολα, διακυµάνσεις περί την ισορροπία, συνάρτηση καταµερισµού, εφαρµογές σε ειδικά συστήµατα και διασύνδεση µε τη θερµοδυναµική.

Κβαντική θεώρηση της ύλης

Αρχές και αξιώματα της Κβαντικής, Φρέατα διαφόρων διαστάσεων και γεωμετριών, Αρμονικός ταλαντωτής (τελεστές δημιουργίας και καταστροφής), Κίνηση εντός κεντρικού δυναμικού (άτομο του Υδρογόνου), Γενικός φορμαλισμός τροχιακής στροφορμής, Τροχιακή στροφορμή και χωρικές στροφές (Συμμετρίες), Σύζευξι στροφορμών, Στροφορμή spin, Ταυτοτικά Σωματίδια, Προσεγγιστικές μέθοδοι στασίμων καταστάσεων (θεωρία διαταραχών για εκφυλισμένες και μη εκφυλισμένες καταστάσεις, θεωρία παραλλαγών), Προσεγγιστικές μέθοδοι για χρονικώς εξηρτημένα προβλήματα (αναπαραστάσεις κατά Schrödinger, Heisenberg, ενδιάμεσος αναπαράστασις, χρονικώς εξηρτημένη θεωρία διαταραχών, αδιαβατικές και μη αδιαβατικές διεργασίες), Αλληλεπίδρασις κβαντικών συστημάτων με εξωτερικά ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία (Λεπτή και υπέρλεπτος υφή του ατόμου του υδρογόνου), Αλληλεπίδρασις κβαντικών συστημάτων με Η/Μ ακτινοβολία.

Μοριακή Φασματοσκοπία

Χαρακτηριστικά φασμάτων. Ατομική φασματοσκοπία. Περιστροφική, δονητική και ηλεκτρονιακή φασματοσκοπία με έμφαση στα διατομικά μόρια: ενεργειακές στάθμες, κανόνες επιλογής, μορφές φασμάτων. Τεχνικές και διατάξεις φασματοσκοπίας. Εφαρμογές στον προσδιορισμό δομής και τη μελέτη χημικών αντιδράσεων.

Στατιστική Μηχανική Μοριακών Συστημάτων

Αναγκαιότητα εφαρµογής της Στατιστικής Μηχανικής στην Επιστήµη της Χηµείας. Πιθανότητα, βασικές κατανοµές. Μικροσκοπικοί νόµοι (εξισώσεις) κίνησης κλασικών σωµατιδίων. Χώρος των Φάσεων κατα Gibbs, ορισµός Στατιστικού Μηχανικού Συνόλου (Εnsemble). O τελεστής Liouville και η αγκύλες Poisson. Συναρτήσεις κατανοµών στο χώρο των φάσεων και τo θεώρηµα Liouville. Συναρτήσεις καταµερισµού Στατιστικών Μηχανικών Συνόλων. Εφαρµογές σε µοριακά συστήµατα. ∆ιακυµάνσεις µακροσκοπικών ιδιοτήτων. Μέση ∆ιαµοριακή ∆οµή και Συναρτήσεις Κατανοµής σε κλασικά υγρά και αέρια συστήµατα. Συναρτήσεις Κατανοµών και Θεωρία ∆ιαταραχών. Η Καταστατική Εξίσωση Van der Waals µέσω εφαρµογής της Θεωρίας ∆ιαταραχών. Χωροχρονική συνάρτηση Van Hove. ∆υναµικές µοριακές ιδιότητες και Συναρτήσεις Συσχετισµού Χρόνου. ∆ιασύνδεση µε ∆υναµική Φασµατοσκοπία. Εισαγωγή στις υπολογιστικές τεχνικές µοριακών προσοµοιώσεων “Monte Carlo” και “Μοριακής Δυναμικής”.

Μέθοδοι Μοριακής Κβαντικής Χημείας

Προσεγγιστικές μέθοδοι, Θεωρία παραλλαγών, Θεωρία διαταραχών. Θεωρία Hartree-Fock απλής και πολλαπλής αναφοράς (SCF-MCSCF). Ηλεκτρονιακή συσχέτιση: Aλληλεπίδραση απεικονίσεων (Configuration Interaction)- Mεθοδος συζευγμένων πλειάδων (Coupled Cluster). Θεωρία συναρτησιοειδούς της πυκνότητος (DFT), δυνατότητες και αδυναμίες.

Μαθηματικές Μέθοδοι Θεωρητικής-Υπολογιστικής Χημείας                         

1. Συναρτήσεις
2. Σειρές
3. Μιγαδικοί αριθμοί και στοιχειώδεις μιγαδικές συναρτήσεις
4. Διανυσματικός λογισμός
5. Συναρτήσεις πολλών μεταβλητών
6. Λογισμός μητρών
7. Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις
8. Μη-γραμμικές διαφορικές εξισώσεις
9. Εξισώσεις μερικών παραγώγων
10. Γενικευμένη Θεωρία μιγαδικών συναρτήσεων

Δομή και Αντιδράσεις του Πυρήνα

Μελέτη πυρηνικής δοµής. Το πυρηνικό πρότυπο των στιβάδων (Shell Model). Παραµορφωµένο πρότυπο στιβάδων (Nilsson Shell model). Εισαγωγή στη θεωρία HartreeFock για τον πυρήνα (Skyrme Hartree-Fock). Υπολογισµοί ιδιοτήτων θεµελιώδους και διεγερµένων καταστάσεων. Θεωρία α-διασπάσεως. Θεωρία β-διασπάσεως. Θεωρία γ-διασπάσεως. Κβαντική θεωρία σκεδάσεως. Σκέδαση απο δυναµικό Coulomb και απο πυρηνικό δυναµικό + δυναµικό Coulomb. Πυρηνικές αντιδράσεις. Ταξινόµηση και µοντέλα πυρηνικών αντιδράσεων. Θερµοδυναµική και στατι- στική µηχανική του πυρήνα. Εφαρµογές στην περιγραφή διεργασιών αποδιέγερσης υψηλώς διεγερµένων πυρήνων. Πειραµατικές µέθοδοι παραγωγής και µελέτης πυρήνων στα όρια της πυρηνικής σταθερότητας (εξωτικών πυρήνων). Πυρηνοσύνθεση στο σύµπαν και τους αστέρες, διεργασίες σύνθεσης βαρέων στοιχείων (s-process, r-process). Πειραµατική και θεωρητική µελέτη της καταστατικής εξισώσεως πυρηνικής ύλης. Αναφορά σε σύγχρονες ερευνητικές κατευθύνσεις στην Πυρηνική Χηµεία/ Φυσική.

Ερευνητική Μεθοδολογία-βιβλιογραφία

Οι φοιτητές εξασκούνται στις μετρήσεις μοριακών, θερμοδυναμικών και κινητικών ιδιοτήτων σε εξελιγμένες πειραματικές συσκευές, καθώς και στην ανάπτυξη και αριθμητική εφαρμογή θεωρητικών μεθόδων.  Η άσκησή τους βασίζεται στην εκτενή  ενημέρωσή τους, και μέσω της βιβλιογραφικής αναζήτησης, για το επιστημονικό-ερευνητικό θέμα που αναλαμβάνουν

Εκπόνηση μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας

Η ολοκλήρωση του προγράμματος απαιτεί την εκπόνηση  πρωτότυπου πειραματικού είτε θεωρητικού έργου, με έμφαση τη διερεύνηση των ιδιοτήτων φυσικών και καινοτόμων υλικών.