STUDIEPLAN FÖR FORSKARUTBILDNINGEN I KEMI Forskning och forskarutbildning vid Institutionen för Kemi baseras på sju ämnesområden: Analytisk, Fysikalisk, Organisk, Oorganisk Teoretisk, Yt- och Kärnkemi. Vid institutionen finns elva professurer. De grundläggande kemiämnena vid KTH bildar basen i den breda systeminriktade kemitekniska utbildningen både inom grundutbildning och inom forskning/forskarutbildning. Samverkan/integration mellan grundläggande och teknikinriktade ämnen är de tekniska fakulteternas unika styrka gentemot övriga fakulteter. Den bildar också basen för utbildningen av forskare med goda kunskaper i något av de grundläggande kemiämnena och en breddning och förankring av dessa kunskaper inom andra ämnen och inom kemitekniken. Institutionen har beslutat att sammanföra forskarutbildningarna i sina ämnen till en Forskarskola i Kemi. Ämnesbeskrivning Forskarutbildningsämnet är Kemi med inriktning mot något av ämnena Analytisk kemi, Fysikalisk kemi, Kärnkemi, Oorganisk kemi, Organisk kemi, Teoretisk kemi eller Ytkemi. Kemi är en grundläggande vetenskap på atomär och molekylär nivå. Det är en vetenskap, som söker förklara olika makroskopiska egenskaper i termer av molekylernas struktur, växelverkningar och omvandlingar. Det är ett vittomspännande forskningsområde som sträcker sig från fysiken till biologin. Kemiforskningen söker sina problem inom följande områden. Molekylär och atomär samverkan; materiens byggstenar och arkitektur Analys, struktur, egenskap och funktion Kemiska transformationer, reaktionsmekanismer, kontroll av kemiska reaktioner och syntes. De sju inriktningarna inom ämnesområdet kan kortfattat beskrivas enligt följande: Analytisk kemi behandlar utveckling av nya tekniker, metoder och system för kemiska analyser. Provtagning och provberedning är också en viktig del av forskningsområdet. Ämnet är starkt tvärvetenskapligt och tillämpas inom alla experimentella kemiområden. En forskargrupp arbetar med multikomponent-analysmetoder som bygger på spektrokemiska och elektrokemiska sensorer. Viktiga tillämpningar finns inom den processanalytiska kemin och arbete inom detta område bedrivs inom ett centrum för processanalytisk kemi. En annan forskargrupp arbetar med separationsvetenskap och utveckling av chip-baserade analysmetoder för kemi i nanoskala. Forskningen bedrivs bl a i samarbete med biokemister och fysiker. Viktiga tillämpningar finns t ex inom läkemedelsindustrin, biokemin samt processoch miljöanalys. Fysikalisk kemi Forskningen i fysikalisk kemi är främst inriktad på aggregation av ytaktiva ämnen och associativa polymerer, de molekylära egenskaperna hos lyotropa flytande kristaller och studier av de molekylära krafter som verkar mellan väldefinierade ytor på atomära avstånd, så kallade ytkrafter. Avancerad NMR-teknik utgör ett viktigt redskap för studier av aggregation och dynamik. Ytkraftsundersökningarna sker i nära samarbete med Ytkemiska Institutet (YKI) i ett nytt välutrustat laboratorium: Laboratoriet för Kemisk Ytvetenskap. En nybildad grupp arbetar med utveckling av kvantkemiskt beräknade deskriptorer för användning i kvantitativa struktur/aktivitetsrelationer (QSAR) och molekylmodellering bl.a. för system av kemiskt och farmakologiskt intresse.
Kärnkemi behandlar radioaktivitet och kemisk verkan av joniserande strålning. Ämnesområdet kan med någon förenkling uppdelas i två forskningsområden: strålningskemi och radiokemi. Strålningskemin behandlar strålningens växelverkan med materia och strålningsinducerade reaktioner. Bl.a. studeras snabba reaktionsförlopp med hjälp av pulsradiolys. Förändring av ytegenskaper hos polymera material genom högenergetisk elektronbestrålning och strålningseffekter vid kärnbränslelagring är tillämpningar, som studeras. Det radiokemiska området omfattar bl.a. separations- och analysmetoder, där nukleära aspekter är inblandade. Oorganisk kemi behandlar problem som berör syntes av oorganiska föreningar, samt samband mellan deras struktur och egenskaper. Frågor som berör mekanismer för kemiska reaktioner är också centrala inom modern oorganisk kemi. Forskningen inom oorganisk kemi på KTH behandlar alla dess områden, men också ett antal tillämpningsområden som syntes av nya material, vattenkemi och miljökemi. Organisk kemi är omfattande och har ofta en tvärvetenskaplig anknytning t.ex. till materialområdet, biologi, ekologi eller medicin. Forskningsverksamheten är huvudsakligen av experimentell natur men även strukturstudier, teoretiska beräkningar och molekylmodellering är aktuella forskningsområden. Avhandlingsarbetet kan vara av både grundläggande och tillämpad karaktär. De organiska föreningarnas struktur, egenskaper och reaktioner utgör centrala delar av verksamheten. Organisk syntes och utveckling av selektiva organiska reaktioner, bl.a. baserade på katalys, biokatalys (enzymreaktioner), är viktiga forskningsområden. Studier av samband mellan struktur och funktion (fysikaliska och biologiska funktioner) samt naturproduktskemisk forskning med ekologisk-kemisk inriktning eller för kommersiellt utnyttjande av råvaror från naturen är andra viktiga delar av den organiska kemin. Teoretisk kemi utgör ett vetenskapligt område där man försöker utforska teoretiska begrepp och modeller i syfte att beskriva materiens kemiska egenskaper och i syfte att förutsäga och tolka experimentella data. I den moderna teoretiska kemin utgör datorsimuleringar en central del. Dessa används för att validera, dvs gränssätta, de teoretiska modellerna, och för att tillordna olika parametrar i modellerna till observationer och data. Teoretisk kemi utgör en ny aktivitet på KTH, med forskning inom icke-linjära optiska egenskaper, spinnkatalys och spinnmarkörer, Raman spridning, olika typer av synktrotronljusbaserade Roentgenspektroskopier, och kvantdynamik på en kort tidsskala. De kemiska tillämpningarna omfattar molekyler, polymerer, ytadsorbat, och vätskelösningar. Ytkemi behandlar processer vid gränsytor mellan två faser samt kolloidala materials speciella egenskaper. Praktiskt taget alla tekniska tillämpningar inom kemi, från tillverkning av papper och keramer till utveckling av nya miljövänliga ytaktiva tensider och diagnostiska system för biomedicinsk användning innehåller viktiga moment som kräver ytkemiska överväganden. I den meningen är ytkemi i sanning tvärvetenskaplig. Den gemensamma nämnaren för dessa applikationer är vikten av ytmodifiering, ytkaraktärisering, adsorption, vätning, adhesiva och långväga interaktioner mellan ytor och partiklar, liksom stabiliteten hos skum, emulsioner och dispersioner. Detta är också vad avdelningens forskning handlar om. För närvarande lägger vi störst tonvikt på: i) Nya ytaktiva substansers egenskaper vid gränsytor med tillämpningar inom till exempel rengörings- och kroppvårdsprodukter. ii) Växelverkan mellan cellulosaytor med tillämpning inom till exempel papperstillverkning och rengöring av textilier. iii) Polyelektrolyter i bulk och vid gränsytor med tillämpning inom till exempel kroppvårdsprodukter och modifiering av textilier. iv) Proteiner vid gränsytor och proteinavvisande ytbehandlingar med tillämpning inom till exempel biomedicin och
livsmedel. v) Dynamiska ytkrafter med tillämpning på till exempel kolloid stabilitet och tribologi. Särskild behörighet Utbildningen bygger på förutsättningen att de studerande förvärvat kunskaper motsvarande fortsättningskurser i inriktningen kemi, men han/hon kan ha annan bakgrund som är relevant för den individuella studieplanen. Valfria kurser för doktors- och licentiatexamen 3B5500 Datorbaserad litteratursökning, 2p Analytisk kemi 3B5131 Industriell Analytisk kemi, 5p 3B5132 Processanalys och instrumentering, 4p 3B5155 Forskningsfronten inom analytisk kemi, 3p 3B5160 Kapillär gaskromatografi I, 3p 3B5162 Organiska och biokemiska analytiska separationer, 5p 3B5163 Organiska och biokemiska analytiska separationer, 4p 3B5186 Nanokemi, 3p Fysikalisk kemi 3B5200 Aktuella forskningsproblem inom fysikalisk kemi, 5p 3B5201 Molekylspektroskopi och kvantkemi, 6p 3B5203 NMR-spektroskopi med aktuella tillämpningar, 4p 3B5205 Avancerad fysikalisk kemi, 5p 3B5206 Avancerad fysikalisk kemi, 10p 3B5207 Statistisk termodynamik, 4p 3B5208 NMR-spektroskopi, tillämpningar på makromolekylära och biologiska system, 4p 3B5210 Avbildning med NMR, 1p 3B5211 Dynamiska ytkrafter, 4p 3B5212 Matematiska metoder inom yt- och kolloidkemi, 5p 3B5215 Den irreversibla termodynamikens grunder, 3p 3B5220 Elektronspinnresonans, 1p 3B5230 Forskningsseminarier i fysikalisk kemi, 2p 3B5235 Fysikalisk kemi, fördjupningskurs I, 3p 3B5236 Fysikalisk fördjupningskurs II, 3p 3B5255 Molekylspektroskopins grunder, 4p 3B5260 Molekylär biofysik och makromolekylär kemi, 5p 3B5265 NMR-spektroskopi, 5p 3B5266 NMR-spektroskopi, 3p 3B5270 Statistisk termodynamik, 3p 3B5271 Statistisk termodynamik I, 5p 3B5273 Statistisk termodynamik II, 5p 3B5282 Avancerad yt- och kolloidkemi, 10p 3B5283 Forskningsseminarier i fysikalisk kemi, ytkemi, 4p 3B5285 Teoretisk kemi, 3p 3B5286 Doktorandseminarier i ytkemi, 2p
Kärnkemi 3B5300 Radiokemi I, 6p 3B5321 Strålningskemi med radikalkemi, 6p 3B5330 Teknisk strålningskemi, 4p 3B5340 Radikalkemi, 5p Oorganisk kemi 3B5416 Koordinationskemi, 5p 3B5420 Modeller i miljövattenkemi, 5p 3B5422 Vattenkemi, 5p 3B5430 Vibrationsspektroskopi, 5p 3B5435 NMR i oorganisk kemi, 6p 3B5446 Miljömodellering i vattenkemi, 5p 3B5452 Moderna strukturmetoder i kemi, 6p 3B5465 Oorganisk materialkemi, 5p 3B5470 Bio-organisk kemi, 5p 3B5475 Fördjupad oorganisk kemi, 10p 3B5480 Symmetri, gruppteori och bindning inom oorganisk kemi, 10p Organisk kemi 3B5500 Databaserad litteratursökning, 2p 3B5515 Ekologisk kemi, 4p 3B5520 Forskningsfronten inom organisk kemi, 3p 3B5530 Heterocyklisk kemi, 4p 3B5540 Metallorganisk kemi, 5p 3B5546 Organisk stereokemi, 4p 3B5550 Organisk fotokemi, 4p 3B5551 Preparativa separationsmetoder för organiska kemister, 2p 3B5555 Organisk kemi, 10p 3B5560 Organisk kemi (lic-kurs), 5p 3B5565 Organisk masspektroskopi, 4p 3B5570 Organisk molekylspektroskopi, 3p 3B5575 Organisk NMR-spektroskopi, 4p 3B5580 Preparativ separationsteknik inom organisk kemi, 4p 3B5585 Synthetic Organic Chemistry - Modern Methods, 4p 3B5590 Tillämpad NMR-spektroskopi, 2p Teoretisk kemi 3B5600 Molekylorbitalteori, 5 p 3B5605 Kemisk Bindning, 5p 3B5615 Molekylmodellering på en dator, 10p Ytkemi 3B5203 NMR-spektroskopi med aktuella tillämpningar, 3p 3B5204 Yt- och kolloidkemi, 4p 3B5209 Teoretisk ytkemi; Ytkrafter, 5p 3B5211 Dynamiska ytkrafter, 4p 3B5212 Matematiska metoder för yt- och kolloidkemi, 5p 3B5213 Association i polymera och tensida system, 2p 3B5214 Projektarbete i yt- och kolloidkemi, 3p
3B5216 Struktur och reaologi i komplexa vätskor, 5p 3B5282 Avancerad yt- och kolloidkemi, 10p 3B5283 Forskningsseminarier i fysikalisk kemi, ytkemi, 4p 3B5284 Kolloidala dispersioner, 5p 3B5285 Teoretisk ytkemi, 3p 3B5286 Doktorandseminarier i ytkemi, 2p