Základy nanotechnologií 2

Předmět: Základy nanotechnologií 2

Katedra/Zkratka: KEF/ZANA2

Rok: 2021 2022

Garant: 'doc. Mgr. Vít Procházka, Ph.D.'

Anotace: Tento předmět navazuje na předmět Fyzikální základy nanotechnologií 1. Zaměřen na aplikace nanotechnologií.

Přehled látky:
- Fyzikální jevy v nanosvětě; Mechanické vlastnosti nanostruktur; Elektrické vlastnosti nanostruktur; - Optické vlastnosti nanostrukturních materiálů, nanopigmenty; Nanomateriály pro uchování energie, palivové články; Nanokrystalické oxidy kovů jako plynové senzory; Nanomateriály ve fotoelektrochemických aplikacích - Nanoelektronika; Polovodičové nanočástice; Využití uhlíkových nanostruktur; Nanočásticová architektura - Biomagnetické a magnetické separační a purifikační procesy s využitím nanočástic; Využití nanomateriálů v medicíně. Kontrastní látky pro MRI. Detoxikační procesy. - Využití magnetických nanočástic v léčbě nádorových onemocnění (hypertermie). Antimikrobiální účinky nanočástic. Magnetické nosiče; Zdravotní, ekologické a sociální dopady nanotechnologií.

Přednáška (PDF 13 MiB)

Otázky

1. Základy magnetismu
   Orbitální a spinový magnetický moment, orbitální vazba, kvantování momentu hybnosti, výměná interakce, double exchange interaction, superexchange interaction, magnetokrystalová anizotropie, magnetické domény.
2. Magnetismus nanočástic
   Monodoménovost, superparamagntismus, blokovací teplota, měření magnetických vlastností, klastry atomů atomů, molekulární magnety, nanokrystalické materiály
3. Aplikace magnetických nanomateriálů
   Doprava léčiv, hypertermie, kontrastní činidla pro NMRI, záznamová média, magnetické stínění, spintronika
4. Mechanické vlastnosti
   Elastická, plastická deformace, Způsob měření mechanických vlastností, dislokace, hranové šroubové, Burgersův vektor, dvojčatění, pokluz po rovinách-creep, pokluz po hranicích zrn. Frank-readův zdroj dislokací, Vyplněnost prostoru, Hall-Petchova relace, nárůst velikosti zrn pod tlakem, měknutí materiálu. Nonoindentace, superplasticita.
5. Optické vlastnosti
   Pásová struktura polovodičů, kovů a izolátorů, mezipásové přechody, Excitony, polarony, modrý posuv, absorpce světla Beer-Lambertův zákon, Index lomu pomocí nanomateriálů. Kvantové omezení excitonů, kovové nanočástice – plazmony, povrchové plazmony Surface Enhanced Raman Scattering. Kvantové tečky, elektroluminiscence.
6. Aplikace
   Enviromentální aplikace, katalytické aplikace, fotokatalýza, čištění vod, odbourání odpadů, toxicita nanomateriálů. Medicínské aplikace, protetika, fototerapie, doprava léčiv. Energetické aplikace, baterie, uchování energie, fotovoltaika, konstrukční materiály.
7. Aerogely, dendrimery, supramolekuly, biologické nanostruktury, blokové kopolymery
   Definice, výroba a vlastnosti aerogelů a dendrimerů, pojem supramolekuly, pojem a využití blokových kopolymerů, ukázkové biologické „nanostruktury“
   
8. Manipulace s nanosystémy
   Nanomanipulátory, manipulace pomocí mikroskopů, optická pinzeta, magnetické manipulace
   
9. Soft-litografické techniky, dvoufotonová polymerizace
   Nanočásticová litografie, nanoimprint, mikrokontaktní tisk, dvoufotonová polymerizace
10. Problémy současné elektroniky a nanoelektronika
    Základy současné elektroniky, MOSFET, významné problémy, škálování MOSFETu, speciální hradla, ukázka nových přístupů