Nanochemistry and Nanomaterials 0600-S2-EN-NN

Wykład będzie obejmował następujące tematy:
1. Podstawowe pojęcia z zakresu nanochemii, nanomateriałów.
1.1. Podstawowe pojęcia i aspekty historyczne.
1.2. Wstęp do nanomateriałów.
1.3. Wpływ efektów redukcji wielkości układu na jego strukturę, morfologię i właściwości.
1.4. Właściwości fizyczne i chemiczne nanoobiektów.
2. Otrzymywanie nanomateriałów nieorganicznych.
2.1. Reakcje pomiędzy składnikami w fazie stałej.
2.2. Osadzanie nanowarstw z fazy gazowej.
2.3. Otrzymywanie materiałów z roztworów.
2.4. Polimery nieorganiczne.
2.5. Metody nanolitograficzne i nanomanipulacje.
3. Analiza cienkich materiałów.
3.1. Techniki obrazowania próbek (skaningowa mikroskopia elektronowa, tunelowa mikroskopia skaningowa, mikroskopia sił atomowych).
3.2. Detekcja elektronów (spektroskopia fotoelektronowa, spektroskopia elektronów
Auger’a, inne metody wykorzystujące detekcję elektronów).
3.3. Detekcja fotonów (badania strukturalne z wykorzystaniem dyfrakcji promirniowania rentgenowskiego, fluorescencja rentgenowska, techniki spektroskopii rentgenowakiej energii-rozproszonej, spektroskopia emisyjna promieniowania jarzeniowego).
3.4. Spektroskopia oscylacyjna (spektroskopia absorpcyjna IR promieniowania odbitego, elipsometria w podczerwieni, powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana promieniowania rozproszonego).
3.5. Detekcja jonów (spektrometria mas jonów wtórnych).
4. Zastosowania nanomateriałów.
4.1. Zastosowania w elektronice, elektronice i opto-elektronice.
4.2. Zastosowania w medycynie.
4.3. Zastosowania w urządzeniach mechanicznych.
4.4. Zastosowania w katalizie.
5. Zagrożenia związane z nanotechnologiami.

W ramach zajęć laboratoryjnych koniecznym jest wykonanie 6 ćwiczeń laboratoryjnych, przy czym czas przewidywany na wykonanie jednego ćwiczenia laboratoryjnego wynosi 5 godzin lekcyjnych.
Ćwiczenia laboratoryjne będą obejmowały następujący zakres tematyczny:
1. Wytwarzanie powłok metalicznych metoda naparowywania próżniowego.
2. Prekursory CVD, synteza i badania właściwości termicznych.
3. Chemiczne osadzanie z fazy gazowej.
4. Badania struktury i morfologii powierzchni warstwy.
5. Badania właściwości fotokatalitycznych wytwarzanych powłok.
6. Modyfikacja montmorylonitu aminami alifatycznymi oraz aromatycznymi.
7. Otrzymywanie nanokompozytów metodą polimeryzacji in situ.
8. Badanie struktury i właściwości mechanicznych nanokompozytów otrzymanych na bazie polimerów.

Całkowity nakład pracy studenta

Zajęcia wymagające bezpośredniego udziału nauczyciela – Wykład: 30 1 Praca własna: uzupełnienie wiedzy we własnym zakresie, na podstawie literatury 30 1 Praca własna: przygotowanie do egzaminu końcowego 30 1 Zajęcia wymagające bezpośredniego udziału nauczyciela – Laboratorium: 30 1 Praca własna: uzupełnienie wiedzy we własnym zakresie, na podstawie literatury 30 1 Praca własna: przygotowanie do zaliczenia ćwiczenia i laboratorium 30 1

Efekty uczenia się - wiedza

K_W01 - posiada rozszerzoną wiedzę z zakresu podstawowych działów chemii, jej rozwoju i znaczenia dla postępu nauk ścisłych i przyrodniczych oraz poznania świata i rozwoju ludzkości. K_W02 - ma pogłębioną wiedzę w wybranej dziedzinie chemii materiałów. K_W03 - posiada podstawowe umiejętności z zakresu wytwarzania materiałów techniką chemicznego osadzania z fazy gazowej i otrzymywania nanokompozytów metoda polimeryzacji in situ. K_W05 - zna relacje łączące związek chemiczny z procesem technologicznym prowadzącym do jego uzyskania, łącznie z kontrolą jakości produktu oraz zagospodarowaniem odpadów; posiada wiedzę w zakresie umożliwiającym tworzenie i rozwój działalności gospodarczej związanej z wytwarzaniem substancji chemicznych i ich przetwórstwem K_W12 - zna i rozumie podstawy teoretyczne różnych metod analitycznych i ich wykorzystanie w interpretacji wyników pomiarowych. K_W13 - zna zaawansowane techniki stosowane w procesach chemicznych. K_W14 - zna zasady bezpieczeństwa i higieny pracy w stopni pozwalającym na samodzielną pracę na stanowisku badawczym lub pomiarowym.

Efekty uczenia się - umiejętności

K_U01 - potrafi korzystać z rozszerzonej wiedzy z podstawowych działów chemii oraz twórczo wykorzystać ją w zakresie swojej specjalności. K_U03 - posługuje się wiedzą chemiczną w ocenie możliwości realizacji procesu technologicznego, w tym: doboru surowców, kontroli produkcji, zagospodarowania odpadów, obliczania bilansu materiałowego. K_U04 - potrafi dobrać warunki syntezy i przekształcenia związku naturalnego, wybrać metodę jego wydzielania z naturalnego źródła, przeprowadzić jego analizę i ocenę jakości. K_U06 - potrafi przygotować stanowisko pracy i zaplanować proces syntezy określonego związku lub produktu chemicznego. K_U08 - potrafi samodzielnie wyszukać informacje w czasopismach naukowych i popularnonaukowych oraz chemicznych bazach danych w języku polskim, angielskim; formułuje problemy naukowe z zakresu chemii, szuka ich rozwiązania, przedstawia wyniki pracy w formie raportów pisemnych w języku polskim i obcym oraz w formie samodzielnie przygotowanego referatu. K_11 - umie samodzielnie zaprojektować i przeprowadzić eksperyment oraz krytycznie przeanalizować wyniki; potrafi zastosować przykładowy pakiet programów do statystycznej analizy eksperymentu. K-13 – potrafi analizować wybrane rodzaje metod spektralnych (np. SEM, TEM, AFM, XRD, NMR, IR, MS) i wyciągać wnioski odnośnie struktury związków; umie wyszukiwać i porównywać z danymi zgromadzonymi w różnych bazach danych K_14 - umie posługiwać się wybraną grupą metod analitycznych; potrafi w sposób krytyczny ocenić wyniki analiz i przedyskutować błędy pomiarowe.

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K_K01 - zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego uczenia się przez całe życie; potrafi samodzielnie podjąć działania w celu poszerzania i pogłębiania wiedzy chemicznej. K_K02 - potrafi współdziałać w zespole (przyjmując w nim różne role) i kreatywnie rozwiązywać problemy dotyczące badań naukowych oraz syntezy chemicznej. K_K03 - posiada świadomość możliwości praktycznego wykorzystania i znaczenia dla gospodarki związków chemicznych i nowych materiałów oraz potencjalnych zagrożeń związanych z ich wykorzystywaniem; potrafi zidentyfikować i rozstrzygnąć związane z tym dylematy. K_K05 - potrafi odpowiednio określić priorytety służące rozwiązaniu określonego przez siebie lub innych problemu chemicznego. K_K07 - potrafi formułować i przedstawiać opinie na temat podstawowych zagadnień chemicznych i osiągnięć w tej w tej dyscyplinie.

Metody dydaktyczne

Wykład – wspomagany przez urządzenia audiowizualne. Ćwiczenia Laboratoryjne – forma tradycyjna z wykorzystaniem sprzętu laboratoryjnego. Pokazy i ćwiczenia będą prowadzone celem zebrania danych doświadczalnych, które zostaną wykorzystane przy pisaniu pracy końcowej.

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące

- laboratoryjna

Wymagania wstępne

Podstawowa wiedza z zakresu: Fizyki, Chemii Nieorganicznej, Chemii Polimerów, Chemii Fizycznej i Analizy Instrumentalnej.

Koordynatorzy przedmiotu

Piotr Piszczek

Kryteria oceniania

Wykład
Podstawą zaliczenia będzie egzamin pisemny.
Ocenie będą podlegały: wiedza z zakresu podstawowych działów chemii materiałów, jej rozwoju i znaczenia dla postępu nauk ścisłych i przyrodniczych, umiejętności z zakresu wytwarzania materiałów, znajomość relacji łączących związek chemiczny z procesem technologicznym prowadzącym do jego uzyskania, łącznie z kontrolą jakości produktu oraz zagospodarowaniem odpadów; wiedza w zakresie umożliwiającym tworzenie i rozwój działalności gospodarczej związanej z wytwarzaniem substancji chemicznych i ich przetwórstwem; znajomość podstaw teoretycznych różnych metod analitycznych oraz ich wykorzystanie w analizie nanomateriałów.
Zajęcia Laboratoryjne
Zaliczenie ćwiczenia będzie odbywało się na podstawie sprawozdania opisującego wyniki uzyskane w trakcie zajęć laboratoryjnych. Sprawozdanie (w języku angielskim) będzie składało się z części teoretycznej, części opisowej oraz interpretacji wyników uzyskanych w trakcie zajęć.
Sprawozdania z wykonania zadania laboratoryjnego będą oceniane w skali 0-10 punktów. Ocena końcowa na zaliczenie Laboratorium będzie wystawiona w oparciu o sumę punktów zgromadzonych w trakcie realizacji 6 ćwiczeń.

Praktyki zawodowe

Nie

Literatura

1. C. Brėchignac, P. Houdy, M. Lahmani, "Nanomaterials and Nanochemistry", E-MRS, 2007 Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
2. C.N.R. Rao, A. Müller, A.K. Cheetham, ”The Chemistry of Nanomaterials; Synthesis, Properties and Applications”, 2004 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, Weinheim.
3. U. Schubert, N. Hüsing, "Synthesis of Inorganic Materials", 2005 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, Weinheim.
4. T. Kodas, M. Hampden-Smith, "The Chemistry of Metal CVD", VCH 1994.
5. H. Bubert, H. Jenett, “Surface and Thin Film Analysis”, 2002 WILEY-VCH Verlag .GmbH & Co. KgaA, Weinheim

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 0600-S2-EN-NN w USOSweb