Uvod u nanoznanost

Prikazani su podaci za akademsku godinu: 2022./2023.

Nositelji

Doc. dr. sc.
Vjeran Gomzi
Izv. prof. dr. sc.
Mario Matijević

Opis predmeta

Upoznavanje s osnovnim fenomenima i idejama na kojima se temelji nanoznanost i nanotehnologija. Pregled temeljnih postavki kvantne mehanike koje vode ka razumijevanju materije i njenih svojstava na "nano" skali. Upoznavanje s osnovnim nanostrukturama, kvantnim točkama, kvantnim jamama i kvantnim žicama, njihovim svojstvima i mogućim primjenama. Osnovno o tehnikama koje se koriste za njihovu proizvodnju, manipulaciju i karakterizaciju. Primjeri nanomaterijala, osnovno o ugljikovim nanocjevčicama, fulerenima, grafenu, te o pametnim materijalima temeljenim na nanostrukturama kao i mogućnostima njihove primjene u naprednim uređajima nove generacije. Primjeri i primjena nanoznanosti i nanotehnologije u različitim granama znanosti od elektronike, računarstva do biologije i medicine.

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
[FER3-HR] Audiotehnologije i elektroakustika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Automatika i robotika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektroenergetika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektroničko i računalno inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektronika - profil
Izborni predmeti (1. semestar)
Izborni predmeti profila (1. semestar)
[FER3-HR] Elektrostrojarstvo i automatizacija - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Komunikacijske i svemirske tehnologije - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računalno inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računalno modeliranje u inženjerstvu - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računarska znanost - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Znanost o mrežama - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Znanost o podacima - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER2-HR] Automatika - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (1. semestar)
[FER2-HR] Bežične komunikacijske tehnologije - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (1. semestar)
[FER2-HR] Elektroenergetika - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (1. semestar)
[FER2-HR] Elektroničko i računalno inženjerstvo - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (1. semestar)
[FER2-HR] Elektronika - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (1. semestar)
[FER2-HR] Elektrotehnički sustavi i tehnologija - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (1. semestar)
[FER2-HR] Obradba informacija - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (1. semestar)
[FER2-HR] Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (1. semestar)
[FER2-HR] Računalno inženjerstvo - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (1. semestar)
[FER2-HR] Računarska znanost - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (1. semestar)
[FER2-HR] Telekomunikacije i informatika - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (1. semestar)

Ishodi učenja

  1. Definirati i razumjeti osnovne pojmove, fenomene i ideje na kojima se temelji nanoznanost i nanotehnologija.
  2. Objasniti i razumjeti temelje kvantnomehaničkih sustava.
  3. Objasniti i razumjeti nova svojstva i ponašanje materijala na nanoskali.
  4. Objasniti i razumjeti kako promjene svojstava s veličinom materije dozvoljava stvaranje materijala željenih svojstava.
  5. Objasniti i razumjeti tehnike koje se koriste za proizvodnju nanostruktura, manipulaciju i njihovu karakterizaciju.
  6. Objasniti i razumjeti širinu različitih implikacija nanotehnologije.
  7. Objasniti nove pametne materijale bazirane na nanostrukturama.
  8. Razviti razumijevanje uloge i mogućnosti primjene nanoznanosti i nanotehnologije u različitim granama znanosti od elektronike, računarstva do biologije i medicine.

Oblici nastave

Predavanja

Predavanja s audiovizualnim prilozima iz laboratorija.

Seminari i radionice

Individualne prezentacije zadanih tema.

Laboratorij

Demonstracije i samostalni pokusi.

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Seminar/Projekt 0 % 30 % 0 % 0 %
Međuispit: Pismeni 0 % 35 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 35 %
Ispit: Pismeni 0 % 70 %

Tjedni plan nastave

  1. Uvod u nano (svijet). Što je nanoznanost? Pregled kvantnih efekata i fluktuacija u nanostrukturama.
  2. Temeljne postavke kvantne mehanike bitne za razumijevanje nanoznanosti. Princip neodređenosti i Hitachi eksperiment. Schroedingerova jednadžba.
  3. Prostorno ograničenje elektrona (1D i 3D problem). Tuneliranje kroz potencijalnu barijeru. Vodikov atom. Atomi s više elektrona i periodni sistem elemenata.
  4. Osnovne nanostrukture: kvantne točke, kvantne jame, kvantne žice.
  5. Kako "vidjeti" nanostrukture? Mikroskopija i manipulacija nanostrukturama: skenirajući tunelirajući mikroskop i tzv. "atomic force" mikroskop.
  6. Kako proizvesti nanostrukture? "Top-down" pristup (od makro prema nano) i "bottom-up" pristup (od atoma do nanostruktura).
  7. Pregled eksperimentalnih tehnika za dobivanje nanostruktura: epitaksijalni rast (MBE), litografija, ionska implantacija, kemijske metode, samoorganizacija, itd.
  8. Međuispit
  9. Eksperimentalne tehnike za karakterizaciju nanostruktura: elektronski mikroskop i spektroskopske tehnike za karakterizaciju nanostruktura (FTIR, Raman).
  10. Eksperimentalne tehnike za karakterizaciju nanostruktura: tehnike za optičku i električku karakterizaciju materijala (fotoluminescencija, IV, CV, DLTS tehnike).
  11. Nanostrukture na bazi ugljika: nanocjevčice, fulereni, grafen, nanodijamanti ...
  12. Pametni i novi materijali bazirani na nanostrukturama. Novi kompozitni materijali (polimer-nanostrukture).
  13. Primjeri i primjena nanomaterijala u elektronici i računarstvu: elektronički uređaji, solarne ćelije, kvantna računala, nanoroboti.
  14. Primjeri i primjena nanomaterijala u nanobiologiji i nanomedicini: novi načini pronalaženja i liječenja raka, nanoroboti u medicini, pametni lijekovi.
  15. Završni ispit

Literatura

Amretashis Sengupta, Chandan Kumar Sarkar (2015.), Introduction to Nano, Springer
Stanislav Kurajica, Sanja Lučić Blagojević (2017.), Uvod u nanotehnologiju, Hrvatsko društvo kemijskih inženjera i tehnologa, 2017., Hrvatsko društvo kemijskih inženjera i tehnologa
Lahorija Bistričić (.), Uvod u nanoznanost (skripta predavanja),
Stuart Lindsay (2009.), Introduction to Nanoscience, OUP Oxford
Mark A. Ratner, Daniel Ratner (2003.), Nanotechnology, Prentice Hall Professional
C. C. Koch (2007.), Nanostructured Materials, William Andrew Pub

Za studente

Izvedba

ID 223721
  Zimski semestar
5 ECTS
R1 Engleski jezik
R2 E-učenje
45 Predavanja
0 Seminar
0 Auditorne vježbe
0 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe

Ocjenjivanje

85 izvrstan
70 vrlo dobar
60 dobar
50 dovoljan

Sličan predmet