Дисциплина

Дисциплина

/ семестр

Трудоемкость

Аудиторная нагрузка, часы:

Форма итоговой аттестации / семестр

Всего кредитов /

из них на экзамен

Всего часов на теоретическое обучение

из них:

Лекции

Практические занятия

Лабораторные занятия

Аудиторная нагрузка

Самостоятельная работа

СОВРЕМЕННЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ В ХИМИИ /3

5/1

144

36

108

7

-

29

Экзамен/3

№ п/п

Название темы с кратким содержанием

Виды занятий, часы

Самостоятельная работа, часы

Всего часов

Лекции

Практические занятия

Лабораторные занятия

1.

Введение в химию нано-состояния вещества. История развития химии нано-состояния вещества.

1

-

-

4

5

2.

Основные понятия нанохимии. Определение нанохимии. Основные за­дачи нанохимии. Объекты нанохи­мии, их классификация. Наномате­риалы. Нанотехнологии.

1

-

-

10

11

3.

Методы синтеза наноструктур и наноматериалов.

История развития методов синтеза на­номатериалов; два основных техноло­гических подхода: «сверху–вниз», «снизу–вверх». Методы синтеза нано­порошков: физические методы (метод электровзрыва, механическое и ультра­звуковое диспергирование), химичес­кие методы (криохимический синтез, золь-гель методы). Принципы синтеза сложных наночастиц по типу «ядро в оболочке».

Методы получения наноструктуриро­ванных материалов. Кристаллизация из аморфного состояния. Интенсивная деформация. Пленочные технологии (химическое осаждение из газовой фазы (CVD), физическое осаждение из газовой фазы (PVD), элекроосаж­дение, ионно-лучевая эпитаксия, золь-гель осаждение).

Темплатный синтез наноматериалов и наноструктур. Подходы, основанные на принципе самосборки.

2

-

8

12

22

4.

Методы исследования наноразмер­ных систем.

Микроскопические методы исследо­вания. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения. Зондовая сканирующая микроскопия (сканирующая туннельная, атомно-си­ловая, ближнепольная оптическая). Принцип работы зондо­вых микроско­пов. Дополнительные возможности зондовой микроскопии: атомные мани­пуляции.

Спектроскопические методы исследо­вания. Спектроскопия комбинацион­ного рассеяния. Мессбауэровская спек­троскопия. Метод ядерного маг­нитного резонанса.

Дифракционные методы исследова­ния. Малоугловое рассеяние нейтро­нов и рентгеновских лучей. Дифрак­ция мед­ленных электронов.

2

-

21

12

35

5.

Нанотехнологии. Области использования и перспективы развития.

Элементы наноэлектроники и нанофо­тоники (полупроводниковые транзи­сторы и лазеры, фотодетекторы, сол­нечные элементы, наносенсоры и др.) Молекулярные электронные устрой­ства (переключатели и электронные схемы на молекулярном уровне).

Углеродные наноматериалы. Наноал­мазы. Фуллерены – строение, получе­ние, свойства, применение. Графен. Нанотрубки.

Нанокатализ. Кинетические особенно­сти протекания химических процессов на поверхности наночастиц. Использо­вание нанокатализаторов. Разделение смесей с использованием пористых на­номатериалов – «молеку­лярных сит». Материалы на основе наноструктур. Наноэнергетика. Топ­ливные элементы и устройства для хранения энергии.

Применение нанотехнологий в биоло­гии и медицине. Создание биосовмес­тимых поверхностей контакта, им­план­татов и искусственных органов. Разра­ботка и анализ лекарственных препара­тов. Доставка лекарственных препара­тов и генов внутрь клеток.

-

-

-

66

66

6.

Наномифы – миф об «отце-основа­теле» нанотехнологии, миф о безот­ходной технологии, миф о физиче­ском методе синтеза веществ, миф о нано­машинах и нанороботах, теория «серой слизи» Дрекслера.

1

-

-

4

5

Итого:

7

-

29

108

144

№ темы

Формы

2-6

Групповое обсуждение презентации, сделанной студентом по теме реферата

2-6

Презентации и обсуждение исследовательских планов студентов по магистерским диссертациям

Всего: 14 час/40% от ауд. занятий

№ п/п

Темы дисциплины

Содержание самостоятельной работы студентов

Количество часов

Введение в химию нано-состояния вещества

- Самостоятельное изучение учебной литературы по теме

3

Основные понятия нанохимии

- Самостоятельное изучение учебной литературы по теме

- Подготовка к лабораторной работе

4

4

3.

Методы синтеза наноструктур и наноматериалов

- Самостоятельное изучение учебной литературы по теме

- Подготовка к лабораторной работе

- Подготовка рефератов

3

3

3

4.

Методы исследования наноразмерных систем

- Самостоятельное изучение учебной литературы по теме

- Подготовка к лабораторной работе

- Подготовка рефератов

3

3

3

5.

Нанотехнологии. Области использования и перспективы развития

- Самостоятельное изучение учебной литературы по теме

- Подготовка отчетов

- Подготовка рефератов

- Подготовка презентаций

6

6

20

18

6.

Наномифы

- Самостоятельное изучение учебной литературы по теме

3

Итого:

82 часа

№ п/п

Темы дисциплины

Содержание самостоятельной работы студентов

Количество часов

1.

2-6

Самостоятельное изуче­ние научно-популярной литературы по теме ре­ферата

12

2.

2-6

Работа с электронными источниками информа­ции по теме реферата

14

Итого:

26 часов