1. Struktura materiálů

Struktura krystalických materiálů, krystalové mřížky, prostorové grupy symetrie. Materiálové databáze. Bodové defekty. Amorfní materiály (kapalné krystaly, sklo, atd.). Dislokace. Slitiny.

2. Úvod do kvantové teorie pevných látek

Elektron v periodickém potenciálu, translační symetrie a Blochův teorém, rovinné vlny, reciproká mřížka, Brillouinova zóna, hustota stavů a pásová struktura, Fermiho energie a povrch

3. Metody výpočtů energií a vlastností materiálů

Teorie funkcionálu elektronové hustoty, pseudopotenciály a báze pro rozvoj vlnových funkcí. Hubbardův model pro popis silně korelovaných elektronů. Tight-Binding metoda. Empirické meziatomové potenciály a potenciály získané strojovým učením (machine learning force fields).

4. Základní vlastnosti a charakterizace materiálů

Kmity mřížky (fonony, stabilita mřížky, fázové přechody, tepelná kapacita), optické a transportní vlastnosti (vodivost, dielektrická funkce, excitony, plazmony), magnetické vlastnosti (Isingův model, ferromagnetizmus a antiferomagnetizmus, kritické chováni, magnony)

5. Aplikace materiálů a metodologická specifika jednotlivých aplikací.

Heterogenní katalýza. Adsorpce. Fotočlánky. Baterie. Spintronika. atp.