Technologie i projektowanie nowych materiałów, laboratorium 1100-3INZ16

Laboratorium obejmuje wykonanie czterech ćwiczeń w różnych grupach badawczych na terenie uczelni (Wydział Fizyki i Wydział Chemii) oraz w Instytucie Fizyki Polskiej Akademii Nauk, Instytucie Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk, Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych i Instytucie Technologii Elektronowej. Tematyka ćwiczeń związana jest z poznaniem nowoczesnych technologii nanomateriałów w grupach badawczych, które należą do czołówki światowej prowadzącej badania w zakresie rozwoju tych technologii i badań otrzymywanych materiałów. Zakres technologii obejmuje metody takie jak MBE (epitaksja z wiązki molekularnej), MOVPE (epitaksja z organicznej wiązki gazowej), ALD (depozycja warstw atomowych), mikrofalowa synteza solwotermalna, technologia mikrociagnięcia, synteza nanomateriałów w strumieniu plazmy termicznej, synteza nanocząstek metodą Brusta, synteza chemiczna związków ciekłokrystalicznych. Otrzymywanymi materiałami są m.in. półprzewodnikowe struktury warstwowe, uporządkowane kompozyty eutektyczne (materiały fotoniczne), materiały warstwowe (grafen), nanoobiekty zero-wymiarowe, struktury ciekłokrystaliczne. Poza procesami technologicznymi studenci zapoznają się z obrabianiem nanostruktur (tzw. "processing") w pomieszczeniach o podwyższonej czystości.
Szczegółowy opis zajęć w semestrze letnim 2014/2015 przedstawia się następująco:

IWC PAN - Laboratorium 1: Nanostruktury dla Fotoniki i Nanomedycyny
 Mikrofalowa solwotermalna synteza nano-tlenku cynku
Synteza przy użyciu reaktora Ertec 02-02
 badanie powierzchni właściwej tlenku cynku (model Langmuir’a, model BET jedno i wielopunktowy)
użycie Analizatora powierzchni właściwej (Micromeritics AccuPyc, model Gemini 2360)
 badanie gęstości piknometrem helowym tlenku cynku
użycie Piknometru helowego (Micromeritics AccuPyc II, model 1340), Piknometru helowego (Micromeritics AccuPyc, model 1330)

Ćwiczenie przygotowane przez prof. dr hab. Tadeusza Suskiego tadeusz.suski@unipress.waw.pl, mgr inż. Elżbietę Pietrzykowską, elzpietrzyk@gmail.com i mgr inż. Agnieszkę Opalińską agnieszka.opalinska@gmail.com, Instytut Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk, tel. (22) 228760431 lub (22) 888 00 36;
Opiekun: mgr inż. Elżbieta Pietrzykowska i mgr inż. Agnieszka Opalińska, Al. Prymasa Tysiąclecia 98, tel. (22) 228760431 lub (22) 888 00 36.
spotkanie godz. 9.00 na recepcji

ITME - Laboratorium 2: Otrzymywanie objętościowych materiałów plazmonicznych lub innych materiałów hybrydowych do zastosowań w fotonice
 Przygotowanie materiału wsadowego
- obliczenie zawartości składników wyjściowych
- naważenie materiału wsadowego
- mieszanie oraz ew. synteza w fazie stałej
 Otrzymanie włókna metodą mikrowyciągania (ang. ‘micro-pulling down method’)
- przygotowanie układu cieplnego
- przygotowanie urządzenia do wzrostu
- otrzymanie włókna metodą mikrowyciagania
- ocena gęstości otrzymanego materiału i porównanie z gęstością materiałów składowych.
- w przypadku materiałów plazmonicznych – obserwacja efektu plazmonicznego
Ćwiczenie przygotowane przez dr hab. Dorotę Pawlak dorota.anna.pawlak@gmail.com i mgr Pawła Osewskiego, Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych.
Opiekunowie: mgr Paweł Osewski pawelosewski@o2.pl, Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Zakład Technologii Monokryształów Tlenkowych, tel.: ( 22) 835 30 41 w. 62204, ul. Wólczyńska 133, Warszawa
I spotkanie godz. 8.50 na portierni przy wejściu do ITME

WChem - Laboratorium 3: (a) Multimedialne bazy danych strukturalnych i literaturowych - 3 godz.
 zapoznanie z możliwościami dostępu do literaturowych baz danych zarówno poprzez serwer biblioteki jak i bezpośrednio w Internecie
 zapoznanie ze znaczeniem i praktycznym wykorzystaniem numeru CAS i notacji SMILES
 zapoznanie się z bazą KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) i PDB (Protein Data Bank) oraz numerem EC (enzyme classification)
 Krystalograficzna baza struktur organicznych CSD (Cambridge Structure Database) oraz nieorganicznych ICSD
Ćwiczenie przygotowane przez prof. Krzysztofa Woźniaka kwozniak@chem.uw.edu.pl, dr Romana Gajdę romanbg@chem.uw.edu.pl i dr Sławomira Domagałę slawdom@chem.uw.edu.pl, Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego, Zakład Chemii Teoretycznej i Krystalografii, Pracownia Krystalochemii, tel. (22) 8220211 wew. 212.
Opiekun: dr Roman Gajda romanbg@chem.uw.edu.pl, Budynek Radiochemii, ul. Żwirki i Wigury 101, p.205 (mała sala komputerowa)
spotkanie godz. 9.00 w pokoju opiekuna

Laboratorium 3: (b) Cześć I: Symulacje termodynamiczne procesów plazmochemicznych przy użyciu enginu termodynamicznego FactSage 6.2
 zapoznanie się z działaniem programu FactSage 6.2
 wykonanie symulacji wybranego procesu plazmochemicznego

Część II: synteza wybranego nanomateriału węglowego lub ceramicznego w strumieniu plazmy termicznej
 zapoznanie się z działaniem plazmotronu prądu stałego oraz systemem podawania substratów i obioru produktów
 wykonanie syntezy wybranego nanomateriału
 zebranie produktów, wykonanie bilansu masy oraz porównanie otrzymanych wyników z danymi uzyskanymi z symulacji termodynamicznych
– 6 godz.
Ćwiczenie przygotowane przez dr hab. Michała Bystrzejewskiego mibys@chem.uw.edu.pl, Pracownia Fizykochemii Nanomateriałów, Zakład Chemii Fizycznej, Wydział Chemii UW.
Opiekun: dr hab. Michał Bystrzejewski, pokój 218, skrzydło Chemii Fizycznej, główny budynek Wydziału Chemii, ul. Pasteura 1, tel. (22) 8220211.
I spotkanie godz. 8.30 w pokoju opiekuna

IF PAN - Laboratorium 4: Wytwarzanie nanostruktur półprzewodnikowych IV-VI i II-VI metodą MBE

 zapoznanie z metodą MBE, stosowaną do wytwarzania niskowymiarowych struktur półprzewodnikowych (tzw. studni, drutów, kropek i antykropek kwantowych) na bazie materiałów typu IV-VI i II-VI.
 zapoznanie z aparaturą badawczą (maszyna MBE, mikroskop elektronowy SEM, układ do pomiarów fotoluminescencji) wykorzystywaną w procesie wytwarzania i charakteryzacji nanostruktur półprzewodnikowych.

Ćwiczenie przygotowane przez prof. dr hab. Tomasza Story story@ifpan.edu.pl i dr Michała Szota szot@ifpan.edu.pl, Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk, tel. (22) 843 66 01, wew.: 2632 lub 3504.
Opiekun: dr Michał Szot, pokój16 blok II, Oddział ON1.2, Al. Lotników 32/46
spotkanie godz. 9.00 w pokoju opiekuna

ITE -Laboratorium 5: Obrabianie nanostruktur („processing”) w pomieszczeniach o podwyższonej czystości („cleanroom”)
 technologia wytwarzania warstw metalicznych i dielektrycznych na strukturach półprzewodnikowych
 technologia wytwarzania wzorów w strukturach półprzewodnikowch
Ćwiczenie przygotowane przez prof. dr hab. Macieja Bugajskiego bugajski@ite.waw.pl i dr Artura Trajnerowicza atrajner@ite.waw.pl, Instytut Technologii Elektronowej.
Opiekun: dr Artur Trajnerowicz, Instytut Technologii Elektronowej, Zakład Fotoniki, tel. (22) 5487877, (22) 5487890, Al. Lotników 32/46, Warszawa
I spotkanie godz. 8.55 blok VII, II piętro, laboratorium technologiczne

ITME -Laboratorium 6: Otrzymywanie warstw epitaksjalnych metodą osadzania chemicznego z metaloorganicznych związków gazowych (MOCVD – metaloorganic chemical vapor deposition)
 warstwy różnych związków III-V
 warstwy grafenu
Ćwiczenie przygotowane przez dr inż. Włodzimierza Strupińskiego wlodek.strupinski@itme.edu.pl, Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych.
Opiekun: dr inż. Włodzimierz Strupiński wlodek.strupinski@itme.edu.pl, Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Zakład Epitaksji Związków Półprzewodnikowych, tel.: ( 22) 835 30 41 w.. 436, 136, ul. Wólczyńska 133, Warszawa.
I spotkanie godz. 8.50 na portierni przy wejściu do ITME

WChem - Laboratorium 7: (a) Enzymatyczne ogniwo paliwowe - 3 godz.
 konstrukcja ogniwa z elektrodami z bibuły pokrytej nanorurkami węglowymi i odpowiednimi enzymami (laktaza, oksydaza glukozy) oraz z umieszczonego między elektrodami biopaliwa (np. glukoza)
Ćwiczenie przygotowane przez prof. dr hab. Renatę Bilewicz bilewicz@chem.uw.edu.pl i mgr Monikę Szlęzak monikaszlezak89@wp.pl, Wydział Chemii, Zakład Chemii Nieorganicznej i Analitycznej, Pracownia Teorii i Zastosowań Elektrod, tel. (22) 822 02 11, wew.: 345 lub 475.
Opiekun: mgr Monika Szlęzak, pokój 110, ul. Żwirki i Wigury 101, tel. (22) 822 02 11, wew. 475
spotkanie godz. 9.00 w pokoju opiekuna

Laboratorium 7: (b) do wyboru: Synteza nanocząstek złota metodą Brusta i ich charakterystyka/ Synteza związku ciekłokrystalicznego i jego charakterystyka – 6 godz.

Ćwiczenie Synteza nanocząstek złota i ich charakterystyka
 synteza nanocząstek złota (o średnicy 2-3 nm) metodą Brusta
 określenie wielkości nanocząstek metodą TEM
 określenie wielkości nanocząstek metodą rozpraszania promieniowania rentgenowskiego SAXS
 określenie wielkości nanocząstek złota metodą badania poszerzenia sygnałów od sieci krystalicznej złota (poszerzenie Debaya-Sherrera)
Ćwiczenie przygotowane przez prof. dr hab. Ewa Górecką gorecka@chem.uw.edu.pl i dr Damiana Pociechę pociu@chem.uw.edu.pl, Wydział Chemii Zakład Fizyki i Radiochemii, Pracownia Fizykochemii Dielektryków i Magnetyków, tel. (22) 8266081 wew.: 45; (22) 8224881oraz mgr Michała Wójcika mwojcik@chem.uw.edu.pl i mgr Wiktora Lewandowskiego wiktor.lewandowski@gmail.com, Wydział Chemii, Zakład Chemii Organicznej, Pracownia Chemii Związków Naturalnych, tel. (22) 8220211, wew. 387; (22) 8224881.
Opiekunowie: mgr Michał Wójcik, mgr Wiktor Lewandowski i dr Damian Pociecha p. 235, ul. Pasteura 1, tel. 22-8220211 wew. 387
I spotkanie godz. 9.00 w pokoju opiekunów

Ćwiczenie Synteza związku ciekłokrystalicznego i jego charakterystyka
 synteza prostego mezogenu - pochodnej zasady Shiffa wykazującej przejście fazowe nematyk-smektyk
 charakterystyka fazowa otrzymanego materiału na podstawie obserwacji w mikroskopie polaryzacyjnym
 badania kalorymetryczne - określenie temperatury i entalpii przejść fazowych)
 badania rentgenowskie – zbadanie zmian zakresu korelacji pozycyjnej przy przejściu fazowym N-SmA
Ćwiczenie przygotowane przez prof. dr hab. Ewa Górecką gorecka@chem.uw.edu.pl i dr Damiana Pociechę pociu@chem.uw.edu.pl, Wydział Chemii Zakład Fizyki i Radiochemii, Pracownia Fizykochemii Dielektryków i Magnetyków, tel. (22) 8266081 wew. 442 lub 45; (22) 8224881.
Opiekun: dr Damian Pociecha p. 235, ul. Pasteura 1, tel. 22-8220211 wew. 387
I spotkanie godz. 9.00 w pokoju opiekuna

IF PAN - Laboratorium 8: Technologia ALD związków tlenkowych
 Proces przygotowania podłóż do osadzania cienkich warstw tlenkowych
 Proces wzrostu metodą ALD
 Zapoznanie się z typowymi metodami charakteryzacji otrzymanych warstw
Ćwiczenie przygotowane przez prof. dr hab. Marka Godlewskiego godlew@ifpan.edu.pl i prof. dr hab. Elżbietę Guziewicz guzel@ifpan.edu.pl, Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk, tel. (22) 843 66 01, wew.: 3257 lub 3329.
Opiekun: prof. dr hab. Elżbieta Guziewicz, pokój 130, blok III, Al. Lotników 32/46, tel. (22) 843 66 01, wew.: 3329, (22) 116 33 29, komórka 509 455 071
Skład osobowy Pracowni: mgr Dima Sigurenko (osadzanie metodą ALD), mgr Rafał Pietruszka (pomiar grubości), mgr Łukasz Wachnicki (XRD oraz fotoluminescencja), dr Tomasz Krajewski (Hall), mgr Bartłomiej Witkowski (mikroskop SEM), mgr Sylwia Gierałtowska (mikroskop AFM).
spotkanie godz. 9.00 w pokoju opiekuna

WFiz -Laboratorium 9: Otrzymywanie warstw epitaksjalnych metodą wiązki molekularnej (MBE – molecular beam epitaxy)
 układy próżniowe
 układ MBE
Ćwiczenie przygotowane przez dr Tomasza Słupińskiego i dr Wojciecha Pacuskiego Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.
Opiekunowie: dr Tomasz Słupiński tomslu@fuw.edu.pl, CENT I p.01.231, tel. (22) 55 32 854 i dr Wojciech Pacuski, Wojciech.Pacuski@fuw.edu.pl, Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, tel.(22) 55 32 707, ul. Pasteura 5, Warszawa.
I spotkanie godz. 9.00 na portierni przy wejściu do budynku CENT I