Durée
30h Th
Nombre de crédits
Enseignant
Coordinateur(s)
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue anglaise
Organisation et évaluation
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Ce cours s'adresse aux étudiants désireux d'explorer les aspects physiques des matériaux en relation avec l'énergie et ses modes de transformation. Il poursuit un objectif triple : (i) formuler le concept d'énergie et le préciser dans différents contextes de la physique, en particulier celui de la matière condensée, (ii) décrire, avec les formalismes adaptés à l'échelle atomique et l'échelle microscopique, les propriétés physiques des matériaux en mettant en évidence leurs liens avec l'énergie, tant du point de vue théorique qu'expérimental, (iii) illustrer les développements précédents par des mécanismes exploitables dans différentes applications en conversion énergétique et traitement de l'information.
Table des matières
Partie I - Fondements : matière et énergie
- Énergies mécanique, électromagnétique et thermique
- L'énergie dans la matière, des noyaux aux molécules et cristaux
- Description quantique de la matière condensée
- Thermodynamique et transformation énergétique
- Energie solaire
- Matériaux et dispositifs pour le photovoltaïque et la conversion photoélectrique
- Matériaux et dispositifs pour la production d'hydrogène et la conversion photochimique
- Matériaux à changement de phase pour l'information et l'énergie
- Matériaux pour l'informatique et le stockage de données
- Matériaux pour vitrages intelligents
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
Au terme de cet apprentissage, les étudiants auront reçu une solide formation en physique de l'énergie et en physique des matériaux électroniques pour les applications énergétiques, avec un accent particulier tant sur les mécanismes de conversion photo-électrique et photo-chimique dans les dispositifs de production d'énergie électrique, que sur les principes de l'utilisation efficace de l'énergie pour l'informatique et le stockage d'information.
Savoirs et compétences prérequis
Connaissances de base en physique de l'état solide et en mécanique quantique.
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Des podcasts préenregistrés avec des présentations du matériel de cours seront mis à la disposition des étudiants comme points de départ des sessions en direct avec les enseignants. Les interactions directes entre les étudiants et les enseignants d'une part, entre les étudiants eux-mêmes d'autre part, seront encouragées au cours de ces sessions pour discuter du contenu des podcasts. Des diapositives et divers supports, exposant de nombreux exemples, seront utilisés en soutien pour illustrer les concepts abordés dans le cours.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Le cours développera ses activités sur la base d'une approche d'apprentissage mixte, combinant du matériel disponible à distance et des séances avec interactions directes en présence des enseignants.
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours
- L. Jaffe and W. Taylor, The Physics of Energy, Cambridge University Press
- Rammer, Physics of Electronic Materials - Principles and Applications, Cambridge University Press
- Diaporamas, documentations écrites et podcasts mis à la disposition par les enseignants
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation orale
Explications complémentaires:
L'évaluation sera basée sur un travail d'analyse critique d'une publication, parue dans un journal international réputé dans le domaine de la physique des matériaux pour l'énergie, ainsi que sa présentation au cours d'un exposé oral.
Stage(s)
Remarques organisationnelles
Les modalités pratiques mentionnées dans cet engagement pédagogique au début de l'année académique sont susceptibles d'être adaptées en fonction de la situation sanitaire dans le contexte pandémique. Au démarrage de l'année académique, il est prévu que les sessions en direct décrites dans le dispositif d'enseignement auront lieu en présentiel.
Contacts
- N. D. Nguyen, professeur (coordinateur du cours), ngocduy.nguyen 'at' uliege.be
- J.-Y. Raty, maître de recherches F.R.S-FNRS, jyraty 'at' uliege.be