Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2018/2019

Technologické postupy v nanotechnologiích

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
17PMP2TPN KZ 4 2+2 česky
Přednášející:
Jan Remsa, Miroslav Jelínek (gar.)
Cvičící:
Jan Remsa, Miroslav Jelínek (gar.), Jan Mikšovský
Předmět zajišťuje:
katedra přírodovědných oborů
Anotace:

Přiblížit základní oblasti výzkumu nanověd a nanotechnologií s důrazem na biomedicínu. Je specifikována oblast nanotechnologií, se zaměřením na analytické nástroje nanotechnologií. Jsou představeny základní metody pro přípravu nanomateriálů - nanokompozitů, nanoprášků, nanovrstev, nanovláken a nanokrystalických materiálů. Pozornost je soustředěna na rozdíl mezi PVD (physical vapor deposition- fyzikální metody) a CVD (chemical vapor deposition- chemické metody) metodami. Jsou diskutovány principy metod, jejich výhody a nevýhody, omezení a oblast použití. Jsou diskutovány fyzikální a chemické principy metod pro přípravu nanovláken, nanovrstev, nanokompozitů a nanoprášků. Pozornost je zaměřena zejména na metody termicky indukovaných reakcí, srážecí postupy, sol- gel, laserové metody, napařování (tepelným ohřevem, elektronovým svazkem, molekulární epitaxe - MBE, pulsní laserová depozice- PLD,?), naprašování (katodové, magnetonové, iontové plátování, plazmový nástřik,?), růst z roztoku, chemický rozklad kapalin nebo plynů, hybridní systémy, elektrospinning, apod.

V rámci laboratorních cvičení bude student seznámen s přípravou nanoprášků laserem a s přípravou nanokompozitních materiálů laserem a magnetronem. Pozornost bude věnována i vlastní přípravě materiálů před zahájením výrobního procesu.

Požadavky:

2 písemné testy, vypracování odborné práce.

Osnova přednášek:

1.Vymezení základní oblasti výzkumu nanověd a nanotechnologií s důrazem na biomedicínu. Je specifikována oblast nanotechnologií, se zaměřením na analytické nástroje nanotechnologií. Základní metody pro přípravu nanomateriálů ? nanokompozitů, nanoprášků, nanovrstev, nanovláken a nanokrystalických materiálů.

2.Rozdíl mezi PVD (physical vapor deposition- fyzikální metody) a CVD (chemical vapor deposition- chemické metody) metodami. Jsou diskutovány jejich výhody a nevýhody, omezení a oblast použití. Fyzikální a chemické principy PVD a CVD metod pro přípravu nanovláken, nanovrstev, nanokompozitů a nanoprášků.

3.PVD metody, vymezení, rozdělení.

4.Laserové metody, napařování (tepelným ohřevem, elektronovým svazkem)

5.Molekulární epitaxe ? MBE

6.Naprašování (katodové, magnetronové, iontové plátování, plazmový nástřik atd.).

7.Základní principy mikroskopických metod (optický a konfokální mikroskop), SPM mikroskopy - mikroskop atomárních sil, skenovací tunelový mikroskop, optický mikroskop blízkého pole, apod.

8.Metody pro stanovení struktury (XRD, RHEED, atd.). Test 1.

9. Metody pro stanovení vazeb (Ramanův rozptyl, Fourierovský infračervený spektrofotometr, XPS, metody pro stanovení podílu sp2/sp3 u uhlíkových vazeb, apod.)

10.Metody pro stanovení složení materiálů (Rutherfordův zpětný rozptyl, PIXE, SIMS, GDOES, EDS, WDX, apod.).

11.Metody pro stanovení optických vlastností (spektroskopická elipsometrie, transmisivita, apod.).

12.Metody pro stanovení mechanických a povrchových vlastností (mikrotvrdost, adheze, smáčivost, z- potenciál).

13.Metody pro stanovení biokompatibilních vlastností. Příklady charakterizací biokompatibilních materiálů, nanokompozitů a multivrstev.

14.Závěr. Test 2.

Osnova cvičení:

1.Úvod do problematiky, zadání odborné práce k problematice nanotechnologií

2.Seznámení se s principy laboratorních analytických metod pro nanotechnologie

3.Měření UV-VIS spekter nanočástic

4.-5. Mikroskopie atomárních sil

6.Fourierovsky transformovaná infračervená spektrometrie

7.Měření mechanický vlastností nano struktur

8.Měření smáčivosti a povrchových energií

9.Charakterizace nanostruktur pomocí STM

10.PLD technika přípravy nanoprášků

11.PLD technika přípravy nano kompozitních vrstev.

12.Určení mezirovinných vzdáleností a velikosti nanokrystralických zrn RTG difrakcí (XRD).

13.Nanosenzory (laboratoř nano UFE AV ČR)

14.Závěrečné zhodnocení, rezerva

Cíle studia:
Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1]KUBÁTOVÁ, J a kol., Sborník přednášek NANOTECHNOLOGIE, ESF, program CZ 04.01.03, 2008.

[2]JELÍNEK, M. a kol, přehledový článek. Hybridní laserové systémy pro tenké vrstvy. Jemná mechanika a optika. 2015.

[3]Moderní nanotechnologie na počátku 21. století: kolekce učebních textů projektu OPVK NANOTEAM. Vyd. 1. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2013, 221 s. ISBN 978-80-214-4802-5.

[4]HOŠEK, Jan. Úvod do nanotechnologie. Vyd. 1. V Praze: České vysoké učení technické, 2010, 170 s. ISBN 978-80-01-04555-8.

Doporučená literatura:

[1]NĚMCOVÁ, Irena, Petr RYCHLOVSKÝ a Ludmila ČERMÁKOVÁ. Spektrometrické analytické metody. 2. vyd. Praha: Karolinum, 2004, 166 s. ISBN 80-246-0776-x.

[2]DELONG, Armin. Metody analýzy povrchů: elektronová mikroskopie a difrakce. Vyd. 1. Editor Ludmila Eckertová, Luděk Frank. Praha: Academia, 1996, 379 s. ISBN 80-200-0329-0.

[3]GRICOVÁ, Marie. Metody analýzy materiálů. 1. vyd. Praha: České vysoké učení technické, 1988, 138 s.

[4]LENG, Y. Materials characterization: introduction to microscopic and spectroscopic methods. Second edition. xiv, 376 pages, 2013, ISBN 3527334637.

[5]EASON, Robert. Pulsed laser deposition of thin films: applications-led growth of functional materials. Hoboken, N.J.: Wiley-Interscience, 2007, xxiii, 682 p. ISBN 9780471447092. [4] R.W. Cahn Frs. Concise Encyclopedia of Materials Characterization, Elsevier, 2005.

[6]ZHANG, S. Nanostructured thin films and coatings: functional properties. Boca Raton, Fla.: CRC Press, 2010, xii, 410 s. ISBN 9781420093957.

Poznámka:
Rozvrh na zimní semestr 2018/2019:
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
místnost KL:B-326_N
Jelínek M.
12:00–13:50
(přednášková par. 1)
Kladno FBMI
Učebna
Út
St
Čt

místnost AL:LAS
Remsa J.
08:00–11:50
LICHÝ TÝDEN

(přednášková par. 1
paralelka 1)

Praha 2 - Albertov
Albertov - laserová lab.
Rozvrh na letní semestr 2018/2019:
Rozvrh není připraven
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 20. 3. 2019
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet4717406.html