Podstawy nanoinżynierii 0800-PONAINŻ

W pierwszej części studenci dowiedzą się o podstawowych własnościach materiałów oraz ich odpowiednikach w skali nanoskopowej – czym się różnią i jakie nowe możliwości pojawiają się dzięki kwantyzacji rozmiarowej. Scharakteryzowane zostaną zarówno własności mechaniczne jak i elektronowe, optyczne i magnetyczne. Następnie zostaną zaprezentowane techniki eksperymentalne umożliwiające badanie nowych nanomateriałów. Studenci poznają metody projektowania nanostruktur o zadanych własnościach. Jednym ze współcześnie najgorętszych tematów, który zostanie omówiony na wykładzie, to teoria topologicznych efektów kwantowych. Pojawi się teoretyczne wprowadzenie, wraz z charakterystyką rozmaitych izolatorów topologicznych i przedstawieniem najnowszych wyników eksperymentalnych i teoretycznych oraz kierunkiem rozwoju. W kolejnej części studenci poznają zastosowania teorii kwantowej w obszarach optyki kwantowej, chemii kwantowej i informatyki kwantowej, wraz z zyskującymi sporą popularność symulatorami kwantowymi – tworzonymi od wielu lat na sieciach optycznych oraz rozwijanymi w ostatnich kilku latach na bazie tzw. supersieci zbudowanych z innych nanoskopowych obiektów lub poskręcanych warstw atomowych.

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 34 godz.): - udział w wykładach – 30 - konsultacje z nauczycielem akademickim – 4 Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( 45 godz.): - czytanie literatury – 20 - przygotowanie i uzupełnienie notatek – 10 - przygotowanie do egzaminu – 15 Łącznie: 79 godz. (3 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1: wiedza o układach w skali nano oraz ich własnościach fizycznych. W2: wiedza dotycząca metod badania nanostruktur oraz stosowanych do tego narzędziach eksperymentalnych i teoretycznych. W3: wiedza o zastosowaniach nanostruktur w nauce i przemyśle. Efekty uczenia realizują następujące kierunkowe efekty uczenia: K_W01, K_W02, K_W05

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: posiada umiejętność charakteryzowania i określania własności nanostruktur. U2: posiada nawyk samokształcenia U3: posiada umiejętność korzystania z literatury naukowej Efekty uczenia realizują następujące kierunkowe efekty uczenia: K_U01, K_U5, K_U7

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: ma świadomość przestrzegania obyczajów i zasad obowiązujących w środowisku akademickim i innych społecznościach K2: ma wyrobione przekonania o własnych umiejętnościach i możliwościach, a także o znaczeniu racjonalnego myślenia Efekty uczenia realizują następujące kierunkowe efekty uczenia: K_K01, K_K02, K_K04

Metody dydaktyczne

Wykład: - wykład informacyjny (konwencjonalny) z prezentacją multimedialną

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- opowiadanie

Wymagania wstępne

Kurs wprowadza w podstawowe zagadnienia związane z układami niskowymiarowymi, skupiając się w głównej mierze na roli efektów kwantowych. Konieczne dla przyswojenia materiału kursu są wiedza z zakresu matematyki i fizyki na poziomie szkoły średniej.

Koordynatorzy przedmiotu

W cyklu 2022/23Z:

Marta Pelc
Paweł Potasz

W cyklu 2025/26Z:

Paweł Potasz

W cyklu 2023/24Z:

Paweł Potasz

W cyklu 2024/25Z:

Paweł Potasz

Kryteria oceniania

Przedmiot obejmuje 30 godzin wykładu.
Zaliczenie wykładu odbywa się na podstawie pozytywnej oceny egzaminu ustnego (w terminie 1 bądź, w razie niepowodzenia w tym terminie, w terminie poprawkowym; terminy egzaminów są podawane Studentom na początku semestru).

Zaliczenie egzaminu ustnego na podstawie punktacji za osiągnięte wyniki:

50% - 65% - ocena dst (3)
66% - 71% - ocena dst + (3.5)
72% - 83% - ocena db (4)
84% - 89% - ocena db + (4.5)
90%- 100% - ocena bdb (5)

Literatura

1. Introduction to nanoscience and nanotechnology, G.L. Hornyak, H. Tibbals, J. Dutta, J. J. Moore, CRC Press, Taylor & Francis Group, FL (2008).
2. Carbon wonderland, A. K. Geim and P. Kim, Sci. Am. 298, 90 (2008).
3. Nobel Lecture: Graphene: Materials in the Flatland, K. S. Novoselov, Rev. Mod. Phys. 83, 837 (2011)
4. Nobel Lecture: Topological quantum matter, F. Duncan M. HaldaneRev. Mod. Phys. 89, 040502 (2017).
5. Moiré heterostructures as a condensed-matter quantum simulator, D. M. Kennes, et al.,Nat. Phys. 17, 155 (2021).

Więcej informacji

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

Strona przedmiotu 0800-PONAINŻ w USOSweb