Projektowanie fluoroforów 0600-S2-O-PF

Wykład: Diagram Jabłońskiego, reguły wyboru w spektroskopii UV-Vis, reguła Kashy, zasada Francka-Condona, zjawiska absorpcji promieniowania, fluorescencji i fosforescencji, przesunięcie Stokesa, upkonwersja fotonów, nieliniowe zjawiska optyczne, reguły barwności związków organicznych, strategie projektowania fluoroforów, zastosowania fluoroforów z uwzględnieniem stawianych przez nie wymagań (np. OLED, DSSC, terapia fotodynamiczna), modele chemii kwantowej stosowane do opisu cząsteczek barwnych (cząstka w pudle potencjału, metoda Huckla, TD-DFT), absorpcja i emisja w rozpuszczalniku oraz w ciele stałym, emisja wzmacniana lub wygaszana przez agregację.
Pracownia komputerowa: Dla przykładowych układów, dla których dostępne są dane eksperymentalne absorpcji i emisji przeprowadzone będzie modelowanie struktur w stanie podstawowym i wzbudzonym, rozkładu gęstości elektronowej, wewnątrzcząsteczkowego przeniesienia ładunku, wpływu podstawników elektronodnorowych i elektronoakceptorowych na właściwości fotofizyczne, badanie wpływu rozpuszczalnika, agregacji i oddziaływań w krysztale na absorpcję i emisję promieniowania, obliczenia ścieżek reakcji przeniesienia protonu w stanie podstawowym i wzbudzonym w celu projektowania cząsteczek wykazujących duże przesunięcie Stokesa.

Całkowity nakład pracy studenta

110 godzin, w tym 60 godzin z udziałem nauczyciela = 5 godzin wykładu+40 godzin pracowni komputerowej+15 godzin konsultacji oraz 50 godzin pracy własnej

Efekty uczenia się - wiedza

W1: ma pogłębioną wiedzę z dziedziny spektroskopii molekularnej i chemii obliczeniowej pod kątem jej wykorzystania w celu projektowania nowych materiałów fotoczułych – K_W01,K_W02 W2: zna podstawy metod obliczeniowych chemii kwantowej dedykowanych opisowi stanów wzbudzonych cząsteczek i umie stosować wybrane narzędzia teoretyczne do projektowania i wyjaśniania wyników eksperymentalnych - K_W08 W3: rozumie i wyjaśnia wpływ AI na procesy poznawcze i uczenie się: K_W01; W4: zna zasady odpowiedzialnego i etycznego wykorzystywania narzędzi AI w procesie uczenia się K_W01

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: potrafi, używając metod teoretycznych, wyznaczać właściwości fotofizyczne cząsteczek oraz badać ścieżki reakcji chemicznych w stanie wzbudzonym, umie świadomie wybrać optymalną metodę; potrafi samodzielnie przeprowadzić obliczenia, użyć ich do analizy danych eksperymentalnych i w sposób krytyczny ocenić wyniki - K_U10 U2: potrafi wyszukać samodzielnie informacje dotyczące badanych związków w czasopismach oraz bazach danych, sformułować problem badawczy, znaleźć jego rozwiązanie oraz opracować raport z wyników uzyskanych obliczeń - K_U08 U3: analizuje i interpretuje własny proces uczenia się, wskazując strategie, błędy i postępy K_U01 U4: umie ocenić krytycznie odpowiedź wygenerowaną przez AI i odróżnić ją od własnego rozumowania K_U01 U5: stosuje strategie ograniczające delegowanie myślenia na rzecz AI K_U01

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: potrafi samodzielnie podjąć działania w celu poszerzania i pogłębiania wiedzy chemicznej - K_K01 K2: potrafi współdziałać w zespole (przyjmując w nim różne role) i kreatywnie rozwiązywać problemy dotyczące obliczeń kwantowochemicznych i projektowania fluoroforów - K_K02 K3: ma świadomość możliwości znaczenia dla gospodarki projektowania nowoczesnych materiałów fotoczułych, potrafi poszukiwać rozwiązań umożliwiających optymalizację tego procesu -K_K03 K4: docenia rolę wysiłku, refleksji i procesu w rozwoju wiedzy i umiejętności K_K01 K5: działa etycznie i odpowiedzialnie, deklarując użycie narzędzi AI i analizując ich wpływ K_K06 K6: jest gotowa/gotów współpracować w projektach wymagających rozwiązywania problemów i weryfikacji wiedzy K_K02

Metody dydaktyczne

Wykład informacyjny, wykład problemowy, studium przypadku, dyskusja, metoda projektu, seminarium

Metody dydaktyczne podające

- pogadanka
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- opis
- wykład konwersatoryjny
- opowiadanie
- wykład problemowy

Metody dydaktyczne poszukujące

- sytuacyjna
- seminaryjna
- stolików eksperckich
- projektu
- studium przypadku
- doświadczeń
- referatu
- laboratoryjna
- giełda pomysłów
- ćwiczeniowa

Metody dydaktyczne w kształceniu online

- metody wymiany i dyskusji
- metody oparte na współpracy
- metody służące prezentacji treści

Wymagania wstępne

Chemia organiczna Chemia kwantowa Chemia teoretyczna

Koordynatorzy przedmiotu

Anna Kaczmarek-Kędziera

Kryteria oceniania

Egzamin pisemny lub ustny – W1, W2, U1, U2, K1, K2, K3
Dziennik refleksji - W1, W2, U1, U2, K1, K2, K3
Raporty z wykonanych projektów badawczych - W1, W2, U1, U2, K1, K2, K3
Prezentacja - W1, W2, U1, U2, K1, K2, K3
Quizy - W1, W2, W3, W4
Samoocena studencka według rubryk oceny

Praktyki zawodowe

Nie dotyczy

Literatura

Literatura podstawowa:
1. Podstawy fizykochemii barwników, Jadwiga Gronowska, Wydawnictwo UMK, Toruń 1997.
2. Chemia obliczeniowa w laboratorium organicznym, A. Kaczmarek-Kędziera, M. Ziegler-Borowska, D. Kędziera, Wydawnictwo Naukowe UMK, Toruń 2014.
3. Chemia fizyczna, P. W. Atkins, J. De Paula, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2016 – lub Atkins' Physical Chemistry, P. W. Atkins, J. De Paula, ‎ Oxford University Press 2018.
4. Molekularna mechanika kwantowa, P. W. Atkins, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1974 – lub Molecular quantum mechanics, P. W. Atkins, ‎ Oxford University Press 2010.
5. Chemia organiczna, J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers , WNT Warszawa 2016 – lub Organic Chemistry, J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, ‎ Oxford University Press 2012.
Literatura uzupełniająca:
1. Chromic Phenomena: Technological Applications of Colour Chemistry, P. Bamfield, M. G. Hutchings, RSC Publishing Cambridge 2010.
2. C. Adamo, D. Jacquemin, The calculations of excited-state properties with Time-Dependent Density Functional Theory, Chem. Soc. Rev., 2013, 42, 845. DOI: 10.1039/c2cs35394f
3. C. Azarias, Š. Budzák, A. D. Laurent, G. Ulrich, D. Jacquemin, Tuning ESIPT fluorophores into dual emitters, Chem. Sci., 2016, 7, 3763. DOI: 10.1039/c5sc04826e

Więcej informacji

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

Strona przedmiotu 0600-S2-O-PF w USOSweb