İmplantasyon (diş, doku, kemik), estetik, optik, teşhis ve tedavi de kullanılan sentetik polimer, metal, kompozit, dendrimer, hidrojel, silicon gibi malzemeleri tanıtmayı ve çeşitli uygulamalarda malzemelerin nasıl ve neden kullanıldıklarını anlatır.

Polimerik sistemlerde yığın halde, çözelti içinde ve yüzeylerde temel fiziko-kimyasal kavramlar. Polimerlerin yığın halde etkileşmeleri; ısıl ve yapısal özellikler; polimer çözelti termodinamiği, değişik konsantrasyon bölgelerine uygulanması; polimerlerin yüzeylere adsorpsiyonu; işlevsel polimer ince filmler/kaplamalar; blok kopolimerlerin kendinden yapılanması; fiziko-kimyasal özellikler, yapı ve morfoloji tanımlamada kullanılan deneysel yöntemler. Güncel araştırma sonuçlarına ve uygulamalara vurgu.

Biyo-mühendislik, mühendislik malzemeleri, tıp, polimerler, metaller, akıllı malzemeler, implantasyon ve implantasyon araç gereçleri, hücre ve doku mekaniği, mikrocerrahi, kendiliğinden genleşen stentler, fizyoterapi, faz değişimi, şekil hafıza alaşımları.

D-grup geçiş elementleri ve özellikleri, kompleksler ve koordinasyon bileşiklerinde bağ özellikleri ve izomerlik (cis-trans), kristal alan teorisi, ligand alan teorisi, oktahedral ve tetrahedral kompleksler, renk ve magnetism, UV-görünür ışık spektrumları, organometalik bileşiklere giriş, 18 elektron kuralı, enzimler.

Doğrusal cebir: genelleştirilmiş vektör uzayı, özdeğer problemi, köşegenleştirme, karesel formlar. Alan kuramı: ıraksama kuramı, Stokes kuramı, döndürülemeyen alanlar. Sturm-Liouville kuramı, Bessel fonksiyonları, Legendre polinomları. Kısmi türevsel denklemler: değişkenlerin ayırımı ile yayınım ve Laplace denklemleri ve Sturm-Liouville kuramı, dalga denklemi. Ağırlıklandırılan kalıntı yöntemi. Entegral dönüşümü ve kısmi türevsel denklemlerin Green fonksiyonu çözümü, kompleks değişkenler, değişken hesabı ve pertürbasyon yöntemlerine giriş. Mühendislik uygulamaları.

Doğrusal Cebir Tekrarı: Doğrusal uzaylar, Dikgen matrisler, Matris ve vektör normları, SVD, Projektörler, QR Ayrıştırması algoritmaları, Enküçük kareler. Durum Sayıları, Kayan notalı sayı gösterimi, Kararlılık, Enküçük Karelerin Durumu ve Kararlılığı, Doğrusal Denklem Sistemlerinin Durumu ve Kararlılığı.

Bu ders kapsamında, doğrusal ve cebirsel denklem sistemlerinin numerik yöntemlerle çözülmesi: Gaus yöntemi, Krylov altuzayına dayalı özyineli yöntemler; doğrusal olmayan cebirsel denklem sistemlerinin Newton yöntemleri ile çözümü ve evrensel yakınsama yöntemleri; diferansiyel denklemlerin numerik yöntemlerle çözümü: doğrusal cok-basamaklı yöntemler, tutarlılık, kararlılık, yakınsama, çok zaman ölçekli problemler; ilk değer ve sınır değer problemleri; kısmı diferansiyel denklem sistemlerinin çözümü için sonlu farklara dayalı yöntemler, Galerkin yöntemi; numerik integral alma yöntemleri: Monte Carlo yöntemi, Gauss tümlevi; olasılıksal diferansiyel denklemlerin numerik yöntemlerle çözümü yer almaktadır. Bu konular, MATLAB ortamında uygulamalı olarak işlenmektedir.

Metallerin serbest elektron teorisi. Kristal örgüleri. Ters örgü. Bravais örgülerinin sınıflandırılması. X-ışını kırınımı ve kristal yapılarının belirlenmesi. Periyodik potansiyellerde elektronlar. Sıkı bağ metodu. Enerji band yapıları. Metallerde iletkenliğin yarı-klasik teorisi. Fermi yüzeyi. Yüzey etkileri.

Katıların sınıflandırılması. Harmonik kristallerin teorisi. Fononlar ve fonon dağılma bağıntıları. Kristallerde harmonik etkiler. Metallerde fononlar. Yalıtkanların dielektrik özellikleri. Yarı-iletkenler. Diamanyetizm ve paramanyetizm. Elektron etkileşmeleri ve manyetik yapı. Manyetik düzen. Süperiletkenlik.

Klasik termodinamik, entalpi, entropi, serbest enerji, denge konumlari, istatistik termodinamige giris, malzemele ozelliklerinin tanimlanmasi. Kinetik surecler. Isi, kutle ve enerji difuzyonu. Dinamik surecler ve donusumler.

Kuçük moleküllerle polimerlerin farklılıkları, termosetler, termoplastlar, moleküler yapı ve özellikler arasındaki ilişkiler, belli başlı polimerler, çok moleküllü yapılar, kompozıtler, kopolimerler.

Polimer sentezi ve özellikleri. Polimer reolojisi, fabrikasyon metodlari ve mühendislikteki uygulamalar.

Rekombinant DNA teknolojisi; enzimler ve biyomoleküller; moleküler genetik; mikroorganizmaların ticari kullanım alanları; biyoayrışma teknikleri; transgenik teknolojisi; Gen terapisi; Biyoyoteknolojinin çevre, tarım ve ilaç sektöründe uygulamaları

Molekül yapısının kuvantum mekaniksel tanımlanması; basit sistemlerin tam çözümleri, moleküler problemlerin yaklaşık çözümleri, değiştirmeli yaklaşımlar, moleküler yörünge teorisi, yoğunluk fonksiyoneli teorisi. Potansiyel enerji yüzeyleri, geçiş durumları ve spektroskopik sabitler. Moleküler simülasyon tekniklerinin kısa tanımı; Monte Carlo ve Moleküler Dinamik.

Etkileşimli Python'a giriş ve Jupyter Notebook, Python ile hazır gelen veri yapıları, koşullu önermeler, döngüler, fonksiyonlar, metin değişkenleri, temel girdi/çıktı operasyonları, veri işleme ve görselleştirme temelleri ve ilgili Python kütüphaneleri, farklı grafik türleri, vektör/matris değişkenleri, doğrusal cebir işlemleri, olasılık/istatistik işlemleri, veri işleme uygulamaları

Biyomoleküllerin yapı, işlev ve dinamikleri arasındaki ilişkiler. Biyomoleküller ile ilgili veri tabanlarının incelenmesi ve hesaplamalı yöntemlerin moleküler etkileşimlerin ve ağlarının incelenmesindeki uygulaması. Hesaplamalı modelleme yöntemlerinin ve dinamiklerinin incelenmesi.

Üç boyutlu bilgisayar grafiği kuramı ve uygulamaları. Grafik sistemleri ve modelleri; geometrik gösterimler ve dönüşümler; grafik programlama; girdi ve etkileşim; bakma ve izdüşüm; bileştirme ve karıştırma; ışıklandırma ve renk modelleri; tonlama; doku yapıştırma; canlandırma; görsel gerçekleme; sıradüzensel ve nesne yönelimli modelleme; sahne çizgeleri; 3B geriçatım ve modelleme

Dağıtık bilgisayar ve işletim sistemleri, tasarım kavramları, süreç eşzamanlaması ve kilitlenme, çoklu kullanım, iletişim protokolleri, dağıtık sistemlerde eşzamanlama, zaman yönetimi, mantıksal zamanlama, tutarlı genel durumlar, seçim algoritmaları, karar ve eşgüdüm protokolleri, çoğa dağıtım modeli, koşutzaman denetimi, kayıp kurtarımı, hata toleransı, güvenlik.

Temel koşut-zaman kavramları, gerekirci olmamak, bölünmezlik, yarış durumları, eşzamanlama, birbirini dışlama. Paralel mimariler, çok çekirdekli işlemciler, dağıtık bellek mimariler. Paralel programlama modelleri ve dilleri, çok-örgülü, mesaj geçirme, veri güdümlü, veri paralel programlama. Paralel program tasarımı, ayrışma, tanesellik ölçüsü, yerellik, iletişim, yük dağılımı. Paralel programlama desenleri, yapısal, işlemsel, strateji, koşut-zamanlı yürütme desenleri. Başarım modelleme, paralelleştirmenin getirdiği ek yükler.