Detail předmětu

Cílem předmětu je prezentace moderních trendů využívání molekulárních materiálů ve vysoce technicky vyspělých (high-tech) aplikacích v širokém spektru oblastí spotřebního průmyslu. Důraz je kladen rovněž na technologické hledisko a využití nanotechnologií pro realizaci výsledných funkcionálních struktur.

Studenti se seznámí s novými moderními trendy a získají široký přehled v oblasti aplikace nových molekulárních materiálů. Seznámí se s vlastnostmi nových molekulárních funkcionálních systémů a jejich aplikačními možnosti v různých typech senzorů (fotosenzory, selektivní plynové senzory, biosenzory), optických a elektronických prvcích a přístrojích (organické solární články, elektroluminiscenční displeje a diody) a v dalších aplikacích (inteligentní povrchy, baterie, molekulární elektronika, nelineární optické prvky, atd.).

Všeobecné znalosti chemie na úrovni absolventa bakalářského studia chemického zaměření.

Obsahem předmětu je přehled vlastností a možností uplatnění progresivních molekulárních materiálů v současné technické a průmyslové praxi včetně oblasti nanotechnologií. Kromě standardních molekulárních materiálů (polymery, nízkomolekulární látky) je pozornost soustředěna hlavně na nové molekulární struktury jako jsou fullereny, nanotrubice, dendrimery, magnetické molekuly a jiné. V průběhu semestru jsou postupně diskutovány vlastnosti jednotlivých materiálů, technologie přípravy nanomateriálů a nanostruktur, metody jejich charakterizace na molekulární úrovni a aplikační možnosti.

Podstatnou částí výuky jsou přednášky v rámci kterých jsou se studenty diskutovány jednotlivé probírané témata.

Hodnocení předmětu zahrnuje semestrální projekt a závěrečnou zkoušku tvořenou písemnou a ústní částí. V rámci písemné části studenti vypracují odpovědi na tři otázky zveřejněné v sylabech, následuje prezentace a diskuze k semestrálnímu projektu.

1. Úvod do problematiky: nové molekulární materiály a jejich uplatnění ve spotřebním průmyslu a high tech aplikacích; přehled současné situace na trhu - odvětví, produkty, materiály, důležité firmy, ekonomika, prognóza vývoje; nanotechnologie - situace v ČR a ve světě
2. Struktura a vlastnosti nanomateriálů: základní definice a členění nanomateriálů; nanostrukturované materiály; molecular tailoring - cílená příprava molekulárních struktur
3. Technologie přípravy a metod studia nanomateriálů: technologie přípravy nanomateriálů; metody charakterizace nanomateriálů; metody charakterizace optoelektronických vlastností; metody charakterizace procesů s vysokým časovým rozlišením
4. Pokročilé aplikace molekulárních materiálů: nanoelektronika; plošné optoelektronické aplikace; plošné mechanické aplikace (samočisticí povrchy, ochranné filtry, membrány, …); senzory; biomateriály; aplikace biomolekul a biosystémů v nanotechnologiích; nanomedicína (nanostrukturní implantáty, bionanotechnologie, materiály pro cílené aplikace léčiv; energetické aplikace (organické solární články, termoelektrická konverze, LioN akumulátory).

Součástí výuky je zpracování semestrálního projektu na téma týkající se problematiky pokročilých aplikací molekulárních materiálů se zaměřením na její aplikaci v oblasti chemie. Výuka je podporována elearningovým kurzem v rámci kterého jsou studentům k dispozici učební opory zahrnující elektronické učební texty, prezentace z přednášek, návody k jednotlivým úlohám řešeným na semináři a další. Pro zpracování semestrálního projektu, který je nedílnou součástí hodnocení, jsou ve druhé polovině semetsru vyhrazeny 4 konzultační termíny, v rámci kterých je nutno konzultovat výběr tématu práce, osnovu a návrh obsahu práce, rozpracovanou práci a nakonce práci prezentovat. Účast na konzultacích je povinná pro prezenční i kombinovanou formu studia.

Rogers B., Pennathur S., Adams A.: Nanotechnology - understanding small systems. CRC Press Taylor & Francis Group: Boca Raton, FL 2008.
Hadziioannou G., Malliaras G. C.: Semiconducting Polymers. Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim 2006.