Nanotechnologie

Přednášející:

Cvičící:

Anotace:

Cílem předmětu je seznámení studentů se současnými nanotechnologiemi ve vztahu k mikrotechnologiím, používanými materiály a směry vývoje pro potřebu kvalifikovaného řešení problémů spojených s další miniaturizací systémů a prvků. Předmět se zabývá syntézou, vytvářením vrstev, zpracováním objemových materiálů, jejich charakterizací, vlastnostmi a aplikacemi v nanoelektronice. Synergický efekt výkladu teorie syntézy nanomateriálů, molekulárního inženýrství, nano- a mikrotechnologií umožňuje vytváření představy o technologiích příštích desetiletí.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1) Úvod, definice a rozdělení nanotechnologií. Vztah mikrotechnologií a nanotechnologií. Metody top-bottom a bottom-up.

2) Nanoelektronika I. Vytváření horizontálního členění struktur. Litografické metody. EUV litografie, elektronová a iontová projekční litografie. Reaktivní iontové leptání.

3) Nanoelektronika II. Vytváření vertikálních nanometrových struktur. Epitaxní metody. Epitaxe molekulárních svazků, epitaxe z organokovů. Technologie přípravy kvantových teček na bázi polovodičů.

4) Nanoelektronika III. Mikrofabrikace a nanofabrikace. Nanosoučástky. Návrh nanotranzistoru, nanoelektro-optika, fyzikální modelování.

5) Samovolně rostoucí struktury I. Fraktály. Chaos a princip invariance. Samopodobnost a samopříbuznost. Perkolace, sol-gel přechod a přechod kov-isolant. Difuzí limitovaná agregace a růst

6) Samovolně rostoucí struktury II. Fyzika koloidních systémů. Van der Waalsovy a elektrostické interakce mezi koloidy. DLVO teorie. Kinetika a termodynamika aglomerace.

7) Samovolně rostoucí struktury III. Fyzikální chemie surfaktantů. Amfifilní molekuly v roztoku. Mezifázové vrstvy, spontánní zakřivení a tvary micel. Koloidy - micely - vesikuly.

8) Nanomateriály I. Uhlíkové nanostrukturní materiály. Fullereny, nanotrubice, samovolně rostoucí struktury uhlíkových koloidů. Technologie přípravy, vlastnosti, aplikace.

9) Nanomateriály II. Polymerní materiály, morfologie, tání krystalů a skelný přechod, elasticita, viskoelasticita, křehké chování, zpracování polymerů.

10) Nanomateriály III. Kapalné krystaly. Nematické, lamelární a kolumnární systémy - struktura a její transformace.

11) Nanomateriály IV. Biomateriály a biomimetické nanomateriály, bionanotechnologie.

12) Charakterizace nanostrukturních materiálů I. Mikroskopie pracující v rozlišení nanometrů: HREM, STM, AFM a příbuzné metody. Principy, použití. Exkurze na pracoviště AFM.

13) Charakterizace nanostrukturních materiálů II. Chemické a mechanické vlastnosti kovů, slitin, keramiky, superplasticita.

14) Charakterizace nanostrukturních materiálů III. Optické a magnetické vlastnosti nanomateriálů, přechod kov-izolant.

Osnova cvičení:

1. DLVO teorie interakcí mezi koloidy

2. DLVO teorie interakcí mezi koloidy

3. Praktické aplikace DLVO teorie v materiálových vědách

4. Praktické aplikace DLVO teorie v materiálových vědách

5. Fyzikální modelování samorganizace v koloidních systémech

6. Fyzikální modelování samorganizace v koloidních systémech

7. Difuzí limitovaný růst fraktálu - praktický experiment

8. Difuzí limitovaný růst fraktálu - praktický experiment

9. Exkurze do Fyzikálního ústavu AVČR v Praze - molekulární epitaxe a MOVPE

10. Exkurze do Fyzikálního ústavu AVČR v Praze - molekulární epitaxe a MOVPE

11. Exkurze do Ústavu anorganické chemie AVČR v Praze - sol - gel technologie

12. Exkurze do Ústavu anorganické chemie AVČR v Praze - sol - gel technologie

13. Exkurze do Ústavu fyzikální chemie AVČR v Praze - atomová mikroskopie AFM

14. Exkurze do Ústavu fyzikální chemie AVČR v Praze - atomová mikroskopie AFM

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. J.Pouchlý: Fyzikální chemie makromolekulárních a koloidních soustav. VŠCHT v Praze 2001

2. Nanomaterials, Synthesis, Properties and Application. Ed. By A S Edelstein and R C Cammarata. Inst. of Physics Publishing, 1996

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Elektronika - elektronika a fotonika- strukturované studium (povinný předmět)