Fizykochemia nowych materiałów 1200-2BLOK2-WYK2
Zagadnienia omawiane w czasie wykładu:
1.Pojęcie nanomateriałów, ich klasyfikacja i podstawowe cechy odróżniające od tzw. materiałów objętościowych
2.Metody syntezy nanomateriałów (elektrochemiczne i metody tzw. „mokrej chemii”)
- tworzenie nanorurek i nanodrutów na stałych podłożach
- synteza nanocząstek, nanodrutów i nanorurek w fazie ciekłej oraz w matrycach polimerowych
2.1. Nanostrukturalne tlenki metali
2.2. Nanokryształy półprzewodnikowe (CdX, X=S, Se)
2.3 Nanocząstki metaliczne (Au, Pt, Pd i układy bimetaliczne)
2.4 Synteza układów hybrydowych: tlenek metalu/półprzewodnik, tlenek metalu nanocząstki metaliczne
3.Charakterystyka fizykochemiczna nanomateriałów metalicznych i półprzewodnikowych oraz zastosowanie w katalizie, fotokatalizie, elektrokatalizie i fotowoltaice
4.Od biologii do biologicznie inspirowanych materiałów
4.1 Oddziaływania międzymolekularne w samoorganizacji biomakromolekuł
4.2 Agregacja biomakromolekuł w roztworze, hydrożele
4.3 Struktura nici pajęczych, Kevlar. Model WLC i rozciąganie łańcuchów DNA i białek
4.4 Efekt kwiatu lotosu i superhydrofobowość
4.5 Pawie pióra jako kryształy fotoniczne
4.6 Nowe materiały inspirowane strukturami biologicznymi.
5. Fizykochemia pojedynczych cząsteczek biologicznych: białek, RNA i DNA.
6. Materiały dwuwymiarowe – struktura, topografia, właściwości, przegląd zastosowań grafenu, azotku boru, MoS2 (oraz innych dichalkogenków metali przejściowych), tlenków metali przejściowych takich jak tlenki tytanu i perowskitów.
7.Wybrane metody mikroskopowe: AFM, STM, SEM wraz z EDS, a także metody litograficzne i termolitograficzne w badaniu i kształtowaniu nanostruktur.
8.Okrzemki jako przykładowe funkcjonalne biomateriały: badania, udoskonalanie i aplikacje ich właściwości optycznych, mechanicznych i absorpcyjnych.
Kierunek podstawowy MISMaP
Rodzaj przedmiotu
Tryb prowadzenia
Założenia (opisowo)
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
Student zna podstawowe cechy nanostruktur, rozumie zależności pomiędzy rozmiarem nanostruktur w makroskopowymi właściwościami materiałów złożonych z nanostruktur, rozumie przyczyny właściwości katalitycznych, mechanicznych i optycznych nanostruktur, rozumie związek pomiędzy strukturą molekularną, a właściwościami materiału. Rozumie przyczyny właściwości materiałów fotonicznych oraz superhydrofobowych. Rozumie podstawy teoretyczne oraz potrafi dobrać odpowiednie metody badań nanomateriałów w zależności od zagadnienia. Zna i potrafi dobrać metody modyfikacji materiałów w zależności od potrzeb. Zna podstawowe techniki i sposoby badań pojedynczych cząsteczek biologicznych takich jak białka, RNA i DNA.
Kryteria oceniania
Ocena końcowa będzie opierać się na rezultatach egzaminu końcowego. Egzamin będzie miał 6 pytań i trwać będzie 2 godziny lekcyjne (1.5 godziny zegarowej). W ramach możliwości egzamin zostanie przeprowadzony na ostatnim wykładzie.
Do zdania egzaminu konieczne jest uzyskanie przez studenta co najmniej 50% możliwych punktów (z każdej części osobno).
Literatura
Przykładowa literatura:
1. van Holde KE, Johnson C, Shing Ho P (2005) "Principles of Physical Biochemistry", Prentice Hall. (Książka)
2. Hoffman, A. S. (2012). Hydrogels for biomedical applications. Advanced drug delivery reviews, 64, 18-23. (Artykuł)
3. Joannopoulos JD, Johnson SG, Winn JN, Meade RD (2011). "Photonic crystals: molding the flow of light", Princeton university press. (Książka)
4. Marmur, A. (2004). The lotus effect: superhydrophobicity and metastability. Langmuir, 20(9), 3517-3519. (Artykuł)
5. Garcia, R. Knoll, A.W., Riedo E. (2014). Advanced scanning probe lithography. Nature Nanotechnology, 9(8) 577-587. (Artykuł)
6. Wang, Q. H., Kalantar-Zadeh K., Kis A., Coleman J. N., Strano M. S. (2012). Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides. Nature Nanotechnology 7(11) 699-712. (Artykuł)
7. Chen C.J. (2008). Introduction to Scanning Tunneling Microscopy, 2nd edition, Oxford University Press (Książka)
8. D. Vollath, Nanomaterials. An introduction to Synthesis, Properties and Applications, Wiley-VCH (książka)
Więcej odniesień i pozycji literaturowych podanych zostanie w trakcie wykładu.
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: