Analiza instrumentalna i spektroskopia molekularna 1100-4INZ15

Treść wykładu obejmuje następujące zagadnienia:
- Przypomnienie podstaw spektroskopii molekularnej: procesy, absorpcji, emisji i rozproszenia, odziaływanie światła z materią;
- Spektroskopia UV-VIS, NIR, Mid-IR, Far-IR; techniki pomiarowe w podczerwieni w tym mikroskopia IR i rodzaje problemów badawczych do których można je zastosować, przykładowe zastosowania praktyczne np. w analizie leków, diagnostyce nowotworowej;
- Fluorescencja;
- Dynamiczne rozpraszanie światła – pomiar wielkości cząstek, wyznaczanie potencjału zeta;
- Rezonans plazmonów powierzchniowych, zastosowania metody SPR;
- Spektroskopia Ramana oraz rezonansowy efekt Ramana – zastosowania analityczne i biomedyczne; widma ramanowskie nanostruktur węglowych;
- Zjawisko SERS – optymalizacja wielkości nanostruktur metalicznych pod względem wzmocnienia SERS; wskaźniki SERS – zastosowania do obrazowania materiałów biologicznych;
- Elektrochemia. Proces przeniesienia elektronu na elektrodzie. Dyfuzja. Woltamperometria. Elektrokataliza. Ultramikroelektrody.
- Skaningowa mikroskopia elektrochemiczna (SECM). Obrazowanie na przewodnikach i izolatorach. Detekcja protein.
- Omówienie podstaw fizycznych mikroskopii elektronowej; oddziaływanie elektronów z materią;
- Zasada działania skaningowego mikroskopu elektronowego, budowa mikroskopu, układ próżniowy, rodzaje emisji elektronów, analizy chemiczne;
- Podstawy transmisyjnej mikroskopii elektronowej, budowa mikroskopu, zdolność rozdzielcza, wykorzystanie w badaniach nanostruktur;
- Podstawy skaningowej mikroskopii tunelowej, efekt tunelowy, efekt piezoelektryczny, budowa mikroskopu. Zastosowanie STM do obrazowania struktur powierzchniowych z rozdzielczością atomową. Spektroskopia tunelowa, pomiar przewodności pojedynczych cząsteczek;
- Podstawy mikroskopii sił atomowych, oddziaływania międzycząsteczkowe, odwzorowanie powierzchni w trybie kontaktowym i bezkontaktowym, nietopograficzne tryby AFM – wyznaczanie właściwości mechanicznych oraz elektrycznych nanostruktur;
- Układy sensorowe oparte na detekcji wychylenia dźwigni AFM. Tryb statyczny. Tryb dynamiczny. Wykorzystanie do rozpoznania molekularnego.
- Krótkie przypomnienie zagadnień z zakresu termodynamiki. Analiza termiczna. Termograwimetria. Skaningowa kalorymetria różnicowa.

W ramach laboratorium studenci realizują wybrane zajęcia doświadczalne, poświęcone wykorzystaniu technik spektroskopii molekularnej i innych metod analizy instrumentalnej, stosowanych w laboratoriach naukowych. Dostępne są następujące zagadnienia umożliwiające opanowanie wybranych technik analitycznych:

1.Otrzymywanie nanomateriałów na drodze syntezy spaleniowej
2. Analiza termiczna nanomateriałów weglowych i ceramicznych
3. Zastosowanie spektroskopii FT-IR oraz techniki wymiany izotopowej H/D do badania przemian strukturalnych w kolagenie
4. Określanie rzędowości amidów alifatycznych i struktury drugorzędowej polipeptydów na postawie widm Ramana

5. Femtosekundowy optyczny efekt Kerra
6. Pomiar wielkości cząstek metodą dynamicznego rozpraszania światła
7. Wpływ adsorpcji na powierzchni kwarcu i obecności kwasu humusowego na fluorescencję pirenu
8. EPR (elektronowy rezonans paramagnetyczny)- reakcja utleniania hydrochinonu i jego pochodnych

9. Widma korelacyjne NMR ((jądrowy rezonans magnetyczny)

10. Synteza nanostruktur z CdS w roztworach koloidalnych i badanie ich właściwości metodami DLS, spektroskopii UV/VIS i spektrofluorymetrii (2 części)