IZVEDBENI PLAN KOLEGIJA
Prof. dr. sc. Stanisalav Kurajica
1. Pojmovi nanoznanosti i nanotehnologije, molekularna nanotehnologija. Povijest nanotehnologije, Gordon E, Moore, Richard P. Feynman, Eric K. Drexler, R. Kurzweil. Fenomeni na nano razini: kvantni efekti, omjer površine i volumena, dominacija elektromagnetskih sila.
2. Svojstva nanomaterijala: fizikalna, mehanička, kemijska, optička, električna, magnetska. Efekt tuneliranja, kvantno ograničenje, kvantne točke, nanostruktura, magični brojevi. Hall-Petch efekt, superparamagnetičnost, giganski magnetootpor, lotusov efekt.
Vježba 1. Određivanje veličine kristalita Scherrerovom metodom.
3. Karakterizacija nanomaterijala. Pretražni elektronski mikroskop, transmisijski elektronski mikroskop, pretražni tunelirajući mikroskop, mikroskop atomske sile.
Vježba 2. Sinteza nano-čestica srebra.
4. Nanoproizvodnja: princip odozgo prema dole: fotolitografija, meka litografija, mikrokontaktno tiskanje, nano-otiskujuća litografija, dip-pen nanolitografija, visokoenergetsko mljevenje, PVD, CVD.
Vježba 3. Priprava superparamagnetskih nano-čestica.
5. Nanoproizvodnja: princip odozdo prema gore: precipitacija, kristalizacija, koloidi, stabilizacija koloidnih otopina, čvrste suspenzije, samoorganizacija, micele, tanki filmovi, samoorganizirani monoslojevi, dendrimeri, super-ćelije, sol-gel metoda. Nanomanipulacija, kontaktna i bezkontaktna nanomanipulacija. Sredstva za nanomanipulaciju.
Vježba 4. Sol-gel sinteza nanočestica SiO2.
6. Trendovi u nanotehnologiji: Nanomaterijali (nano-strukturirani materijali, pametni materijali, materijali koji ne stare), nanoproizvodi (elektronika, medicina, okoliš, industrijska tehnologija). Nanoroboti. Primjenski potencijal nanomaterijala. Društvena prihvatljivost nanomaterijala. Rizici nanotehnologije. Budućnost nanotehnologije.
7. I. Kolokvij
Prof. dr. sc. Sanja Lučić Blagojević
8. Ugljikove nanostrukture; Fuleren - proces nastajanja, svojstva, reaktivnost, potencijalna primjena; Ugljikove nanocjevčice - molekulna i supramolekulna struktura, intrinzička svojstva, sinteza, pročišćavanje, modifikacija, primjena
9-10. Nanobiotehnologija - Biomimikrijske nanostrukture, međupovršina s biološkim strukturama i funkcija; Biomolekularni motori - MEMS i biomolekularni motori, Operacije i funkcije motornih proteina, Biotehnologija motornih proteina, Znanost i inženjerstvo molekulskih motora; Inženjerstvo sklopova; Molekulski motori u tehnološkoj primjeni
11. Nanokompoziti - priprava, struktura, svojstva
12. Molekulska elektronika - Mogućnosti i načini priprave i istraživanja molekulskih jedinica, Molekulski prekidači, tranzistori i slični elementi, Elektonika s DNK molekulama; Jednoelektronske elektroničke jedinice
13. Elektronika na nanorazini i molekulska elektronika; Razvoj mikroelektroničkih jedinica i tehnologije, Struktura i operacije MOS tranzistora, Skaliranje dimenzija tranzistora, Nanoskalirani MOFSET tranzistori,
14. II. kolokvij
RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA
Poznavanje osnovnih pojmova nanoznanosti i nanotehnologije. Uočavanje različitosti svojstava nano-materijala i makro-materijala i razumijevanje razloga ovih različitosti. Poznavanje načina dobivanja nanomaterijala po principu ozdozgo prema dole i odozdo prema gore. Poznavanje osnovnih metoda karakterizacije nanomaterijala. Upoznavanje s trendovima u nanotehnologiji.
OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČIN NJIHOVA IZVRŠAVANJA
Studentima se preporučuje prisustvovati predavanjima, a obvezni su pohađati vježbe i pristupiti kolokvijima.
UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA
Uredno prisustvovanje predavanjima i vježbama.
NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE
Nastava će se provoditi usmenim izlaganjem uz PowerPoint prezentaciju. Vježbe su laboratorijskog tipa.
NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA
Dva kolokvija, pismeni ispit samo ukoliko student znanjem ne zadovolji na kolokvijima. Pri ocjenjivanju će se, pored uspjeha na kolokvijima, odnosno ispitu, uzimati u obzir cjelokupan rad studenta.
NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA
Studentska anketa
ISHODI UČENJA KOLEGIJA
1. Objasniti pojedina svojstva materijala i shvatiti razloge promjena svojstava materijala do kojih dolazi na nano-skali.
2. Razumjeti ideje, zamisli i tehnike na području nanotehnologije te biti u stanju kritički ih prosuđivati.
3. Razlikovati metode priprave nanomaterijala odozgo prema dole i odozdo prema gore, razumjeti ove metode i biti u stanju uočiti njihove prednosti i nedostatke.
4. Analizirati ulogu i primijeniti znanja kemije i inženjerstva materijala u nanotehnologijama.
5. Objasniti vezu između strukture i svojstava nanoobjekata i integriranih nanosustava
6. Opisati različite metode karakterizacije na nano-razini, poznavati principe rada ovih metoda te njihove prednosti i nedostatke.
7. Uočiti trenutna ograničenja u razvoju nanomaterijala i etičke dvojbe koje se javljaju na području nanotehnologije.
8. Demonstrirati komunikacijske vještine, sposobnost kritičkog razmišljanja i spoznati potrebu daljnjeg učenja.
ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA
1. Poznavanje i razumijevanje elemenata kemije i inženjerstva materijala; strukture, svojstava, proizvodnje i uporabe
2. Znanje o različitim vrstama materijala
3. Osnovna znanja o naprednim materijalima i tehnologijama
4. Sposobnost učinkovitog rada te prezentacija rada u pismenoj i usmenoj formi
5. Svijest o utjecaju kemije i inženjerstva materijala na društvo u socijalnom i ekonomskom smislu
6. Spoznaja potrebe za daljnjim usavršavanjem
7. Sposobnost shvaćanja tehnika i metoda primijenjenih u proizvodnom procesu i kontroli kvalitete te uočavanja njihovih ograničenja
8. Sposobnost identifikacije, definiranja i rješavanja problema u području kemije i inženjerstva materijala
NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA
Nastavna jedinica 1: Svojstva i karakterizacija nanomaterijala
Ishodi učenja
- Poznavanje pojmova u području nanoznanosti i nanotehnologije.
- Razumijevanje svojstava materijala (posebice fizikalnih, mehaničkih, kemijskih, optičkih, električnih i magnetskih) te uzroka promjena svojstava do kojih dolazi na nano-skali
- Poznavanje principa rada tipičnih metoda karakterizacije nanomaterijala (posebice transmisijskog i pretražnog elektronskog mikroskopa te pretražnog tunelirajućeg mikroskopa i mikroskopa atomske sile.
-Povezivanje znanja o strukturi i svojstvima na nano-razini u cilju uočavanja primjenskog potencijala nanomaterijala i nanoproizvoda.
Kriteriji vrednovanja
- Navesti tipične karakteristike nanotehnologije
- Objasniti pojmove tipične za nanomaterijale i nanotehnologije
- Objasniti pojmove vezane uz različita svojstva materijala te vezu strukture i svojstava materijala
- Objasniti razloge zbog kojih se pojedina svojstva mijenjaju na nano-skali.
- Opisati principe rada tipičnih metoda karakterizacije nanomaterijala,
- Navesti ograničenja, prednosti i nedostatke pojedinih metoda
- Opisati načine priprave uzoraka za pojedine metode karakterizacije
Nastavna jedinica 2: Nano-proizvodnja, trendovi i primjena nanomaterijala
Ishodi učenja
- Razlikovanje metode priprave nanomaterijala odozgo prema dole i odozdo prema gore
- Razumijevanje principa ovih metoda, čimbenika kontrole i ograničenja (posebice litografije, dip-pen nanolitografije, kristalizacije, sol-gel metode, kemijske depozicije iz plinovite faze, samoorganizacije i nanomanipulacije.
- Razumijevanje ideja, zamisli, tehnika i trendova na području nanotehnologije (posebice u elektronici, medicini, inženjerstvu materijala te zaštiti okoliša) i sposobnost njihove kritičke prosudbe.
- Uočavanje etičkih dvojbi koje se javljaju na području nanotehnologije i sposobnost rasprave o njima.
Kriteriji vrednovanja
- Nabrojiti metode priprave materijala
- Navesti i objasniti kako se dijele
- Navesti najvažnije metode nanoizrade iz pojedine kategorije
- Opisati tijek postupka najvažnijih metoda, prednosti, nedostatke, ograničenja i čimbenike kojima se kontrolira pojedini postupak
- Navesti nekoliko nano-proizvoda koji su na tržištu.
- Navesti glavna područja istraživanja u nanotehnologiji, ciljeve tih istraživanja, pretpostavke na kojima se temelje te namjenu nano-proizvoda kojima bi trebala rezultirati.
- Navesti nekoliko potencijalnih rizika koji se povezuju s nanotehnologijom.
Nastavna jedinica 3: Nanoobjekti u nanotehnologiji
(ugljikove nanocjevčice, kvantne točke, metalne i magnetske nanočestice, nanožice,)
Ishodi učenja
- Prepoznavanje uloge kemije i inženjerstva materijala u sintezi nanoobjekata
- Povezivanje strukture i svojstava nanoobjekata
- Razumijevanje principe kemijske i fizikalne modifikacije površine nanoobjekata
Kriteriji vrednovanja
- Opisati procese sinteze pojedinih nanoobjekata
- Objasniti vezu između strukture i svojstava nanoobjekata i specifičnosti u odnosu na materijale u masi
- Objasniti i analizirati načine modifikacije pojedinih nanoobjekata
Nastavna jedinica 4: Odabrane nanotehnologije (nanobiotehnologija, nanoelektronika, polimerni nanokompoziti)
Ishodi učenja
- Prepoznavanje znanstvenih i tehnoloških postignuća ostvarenih u području nanotehnologije
- Uvid u ostvarena i potencijalna postignuća u pojedinim granama nanotehnologje
- Analiza uloge nanoobjekata za pojedine primjene u integriranim sustavima
Kriteriji vrednovanja
- Objasniti ulogu i definirati doprinos pojedinih područja nanotehnologije na literaturnim primjerima
- Opisati primjere primjena u pojedinim granama nanotehnologije
- Na primjeru objasniti ulogu nanoobjekata i ostalih komponeneta integriranog sustava
|
Pristupačnost
