Nanomateriály I - MC240P49

• Anglický název: Nanomaterials I
• Český název: Nanomateriály I
• Zajišťuje: Katedra anorganické chemie (31-240)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2020
• Semestr: letní
• E-Kredity: 3
• Způsob provedení zkoušky: letní s.:
• Rozsah, examinace: letní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: angličtina
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: Dr. rer. nat. Mgr. Dominika Zákutná

Anotace

čeština

Fyzikální a chemické metody přípravy nanočástic, Mikrostruktura, zpracování, termodynamika a kinetika, elektrické a
optické vlastnosti, magnetické vlastnosti nanomateriálů, Metody studia nanomateriálů, Vybrané aplikace nanomateriálů

Poslední úprava: Kubíček Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (07.05.2010)

angličtina

Physical and chemical methods of preparation of nanoparticles, Microstructure, processing, thermodynamics and kinetics,
electrical and optical properties, Magnetic properties of nanomaterials, Methods of the characterization of nanomaterials,
Selected applications of nanomaterials.
The course is designed for Master and PhD students.

Poslední úprava: Kubíček Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (11.01.2012)

Literatura

čeština

A. S. Edelstein and R. Cammarata: Nanomaterials, Synthesis, Properties and Application. Inst. of Physics Publishing, 1996.

G. A. Ozin, A. C. Arsenault: Nanochemistry, RSC Publ. Cambridge, 2005.

S. Reich, C. Thomsen, J. Maultzsch: Carbon Nanotubes, Wiley, Darmstadt, 2003.

Z. Weiss, G. Simha-Martynková, O. Šustai: Nanostruktura uhlíkových materiálů, VŠB TU Ostrava, 2005.

G. Q. Lu, X. S. Zhao: Nanoporous Materials Science and Engineering, Imperial College Press, London, 2004.

L. Frank, J. Král: Metody analýzy povrchů, iontové, sondové a speciální techniky, Academia, Praha, 2002.

J. Čejka, N. Žilková: Syntéza a struktura zeolitů, Chem. Listy 94, 278 (2000).

Poslední úprava: Kubíček Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (12.10.2013)

angličtina

• A. S. Edelstein and R. Cammarata: Nanomaterials, Synthesis, Properties and Application. Inst. of Physics Publishing, 1996.
• G. A. Ozin, A. C. Arsenault: Nanochemistry, RSC Publ. Cambridge, 2005.
• S. Reich, C. Thomsen, J. Maultzsch: Carbon Nanotubes, Wiley, Darmstadt, 2003.
• Z. Weiss, G. Simha-Martynková, O. Šustai: Nanostruktura uhlíkových materiálů, VŠB TU Ostrava, 2005.
• G. Q. Lu, X. S. Zhao: Nanoporous Materials Science and Engineering, Imperial College Press, London, 2004.
• L. Frank, J. Král: Metody analýzy povrchů, iontové, sondové a speciální techniky, Academia, Praha, 2002.
• J. Čejka, N. Žilková: Syntéza a struktura zeolitů, Chem. Listy 94, 278 (2000).

Poslední úprava: Kubíček Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (26.10.2019)

čeština

• A. S. Edelstein and R. Cammarata: Nanomaterials, Synthesis, Properties and Application. Inst. of Physics Publishing, 1996.
• G. A. Ozin, A. C. Arsenault: Nanochemistry, RSC Publ. Cambridge, 2005.
• S. Reich, C. Thomsen, J. Maultzsch: Carbon Nanotubes, Wiley, Darmstadt, 2003.
• Z. Weiss, G. Simha-Martynková, O. Šustai: Nanostruktura uhlíkových materiálů, VŠB TU Ostrava, 2005.
• G. Q. Lu, X. S. Zhao: Nanoporous Materials Science and Engineering, Imperial College Press, London, 2004.
• L. Frank, J. Král: Metody analýzy povrchů, iontové, sondové a speciální techniky, Academia, Praha, 2002.
• J. Čejka, N. Žilková: Syntéza a struktura zeolitů, Chem. Listy 94, 278 (2000).

Požadavky ke zkoušce

čeština

Zkouška je ústní formou 10 - 15 minutové prezentace na výzkumné téma z oblasti nanomateriálů, po níž následují 2 - 4 otázky vztahující se k tématům přednášek uvedených v sylabu.

Poslední úprava: Zákutná Dominika, Dr. rer. nat. Mgr. (23.02.2024)

angličtina

The examination is oral in the form of a 10 - 15 min presentation on the research topic of interest belonging to the Nanomaterials field followed by 2 - 4 questions related to the lecture topics as mentioned by the syllabus.

Poslední úprava: Zákutná Dominika, Dr. rer. nat. Mgr. (23.02.2024)

Sylabus

čeština

1. Úvod

1.1 Struktura klasických krystalů a nanokrystalů, fotonické krystaly, nanodráty, nanodesky, Q-krystaly.
1.2 Elektronová struktura nanokrystalů, balistický transport elektronu, Coulombická blokáda, Lutingerova kapalina

2. Příprava nanomateriálů

2.1 Sol-gel metody, supramolekulární templátování, solvotermální rekrystalizace
2.2 Samoorganizované nanostruktury, LB filmy
2.3 Tenké vrstvy: CVD, PVD, MBE

3. Příklady nanomateriálů

3.1 Uhlíkové nanomateriály: nanotuby, fulereny, nanodiamant, aj.
3.2 Oxidické nanomateriály: TiO₂, ZnO, ternární oxidy
3.3 Zeolity, molekulová síta
3.4 Polovodičové nanomateriály (kvantové tečky) - využití pro optoelektroniku
3.5 Magnetické nanomateriály

4. Metody studia nanomateriálů

4.1 Elektronová mikroskopie: SEM, TEM
4.2 Mikroskopie rastrující sondou: STM, AFM, SNOM
4.3 Studium porézní struktury: adsorpce
4.4 Analýza povrchů: XPS, AES

5. Vybrané aplikace nanomateriálů

5.1 Nanoelektronika, elektrochromní a autoemisní dipspleje
5.2 Konverze a akumulace energie: solární články, baterie, superkondenzátory, palivové články, vodíkové hospodářství
5.3 Samočistící a antibakteriální povlaky; nanomateriály a životní prostředí
5.4 Nanomanipulace, nanomotory
5.5 Nanovlákna, nanokompozity
5.6 Bioaplikace, nanomedicína, senzory, zdravotní rizika nanomateriálů

Poslední úprava: Kubíček Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (12.10.2013)

angličtina

1. Introduction

1.1 Structure of classic crystals and nanocrystals, fotonic crystals, nanowires, nanodesky, Q-crystals

1.2 Electronic structure of macroscopic crystals and nanocrystals

2. Preparation of nanocrystals

2.1 Formation of nanoparticles
Physical and chemical methods, Classical nucleation theory, Laser vaporization and laser photolysis of organometalic compounds, coalescence, coagulation and size distribution, mechanical attrition (high energy ball milling), mechanochemistry

2.2. Particle synthesis by chemical route
Nucleation and grow from solution, aqueous methods, colloids, micelles, polymers, glasses, non-aqueous methods, ceramics, composites, spray pyrolysis

2.3 Sol-gel methods, supramolecular templates, solvotermal recrystalisation
Alkoxide solution routes, colloidal sols and suspensions, aging and syneresis of gels, multicomponent oxides, Microporous monoliths, Infiltrated composites, citrates route, consolidation of nanomaterials by compaction and sintering

2.4 Self-assembled nanostructures, LB films

2.5 Thin layers: CVD, PVD, MBE

3. Examples of nanomaterials
Microstructure, processing, thermodynamics and kinetics, electrical and optical properties, Magnetic properties

3.1 Magnetic nanoparticles and nanocomposites
Preparation methods, Monodomain particles, Superparamagnetismus, Critical size, Magnetic properties, Application

3.2. Semiconductor nanoparticles
Quantum confinement, Quantum dots, Nanostructured silicon, Semiconductor III–V and II–VI, Optical properties

3.3. Zeolites, molecular sieves

3.4. Carbon nanomaterials
nanotubes, fulerens, nanodiamant, etc.

3.5. Oxidic nanomaterials
TiO₂, ZnO, ternary oxides

4. Methods of the characterization of nanomaterials

4.1 Electron microscopy: SEM, TEM

4.2 Microscopy using scanning probe: STM, AFM, SNOM

4.3 Study of the porous structure: adsorption

4.4 Analyse of surface: XPS, AES

5. Selected applications of nanomaterials

5.1 Nanoelectronics, electrochromic a autoemission displays

5.2 Conversion and accumulation of energy: solar cells, battery, supercondensators, fuel cells, hydrogen industry

5.3 Self-cleaning and antibacterial materials

5.4 Nanomanipulation, nanomotors

5.5 Nanofibres, nanocomposites

5.6 Bioaplication, nanomedicine, sensors, health risks of nanomaterials

Poslední úprava: Kubíček Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (12.10.2013)