|
Vyučující
|
-
Havelka Ondřej, Ing. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
1. Funkcionalizace nanomateriálů jako nástroj řízení funkce. Vztah mezi chemickou strukturou, povrchem, mezifázovým rozhraním, organizací materiálu a výslednou funkcí. 2. Molekulární design funkčních nanomateriálů. Molekulární architektura, selektivní vazebné motivy, prostorová organizace a přenos funkce z molekulární na materiálovou úroveň. 3. Povrchové a mezifázové inženýrství. Řízení interakcí na rozhraní nanoobjekt-prostředí, změny povrchové energie, afinity, selektivity a reaktivity. 4. Dynamická a reverzibilní funkcionalizace. Systémy schopné změny struktury nebo funkce v reakci na chemický, fyzikální nebo biologický podnět. 5. Multifunkcionalizace. Integrace několika funkcí do jednoho materiálového systému, kompatibilita jednotlivých funkcí, jejich vzájemné ovlivňování a synergie. 6. Programovatelná samoorganizace nanoobjektů. Řízené interakce, molekulární rozpoznávání, směrové vazby a vznik definovaných nadmolekulárních a nanoskopických struktur. 7. Hierarchické materiály a superstruktury. Přechod od jednotlivých nanoobjektů k vyšším organizačním úrovním a vztah mezi hierarchickou strukturou a výslednou funkcí. 8. Kolektivní a emergentní vlastnosti. Vznik vlastností, které nejsou přímo přítomny u jednotlivých stavebních jednotek; kooperativní chování a funkce vyvolané organizací systému. 9. Řízení fyzikálních vlastností funkcionalizací. Ovlivňování optických, elektronických, magnetických, mechanických a transportních vlastností materiálů prostřednictvím molekulárního a mezifázového designu. 10. Řízení chemické funkce a selektivity. Funkcionalizace pro cílenou reaktivitu, molekulární rozpoznávání, katalýzu, separaci a selektivní interakce. 11. Funkcionalizované nanomateriály v komplexním prostředí. Stabilita funkce, dynamika rozhraní, kompetitivní interakce a změna chování materiálů v chemicky nebo biologicky komplexních systémech. 12. Funkcionalizace a bezpečný návrh nanomateriálů. Vztah mezi povrchovou strukturou, interakcemi s okolím a nežádoucími účinky; možnosti cíleného ovlivnění biologické a environmentální odezvy. 13. Aktuální průlomy ve funkcionalizaci nanomateriálů. Kritická analýza vybraných současných studií zaměřených na nové koncepty molekulárního designu, multifunkcionalizace, samoorganizace, adaptivních systémů a emergentních vlastností. 14. Od požadované funkce k návrhu materiálu. Zpětný návrh strategie funkcionalizace na základě požadované vlastnosti nebo chování, formulace vědecké hypotézy, identifikace klíčového mechanismu a návrh dalšího směru výzkumu.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologický výklad (přednáška, prezentace, vysvětlování), Dialogické metody (diskuze, rozhovor, brainstorming), Samostatná práce studentů (studium textů, literatury, problémové úkoly,výzkum, pisemná práce), Aktivizující metody (simulační, situační, inscenační metody, dramatizace, hraní rolí, manažerská hra)
- Semestrální práce
- 125 hodin za semestr
- Účast na výuce
- 42 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
The course provides an in-depth perspective of the phenomena behind functionalization, an introduction to photon and electron-based techniques that are currently used to assess the functionalization degree achieved in different materials, and finally, we are studying different real cases where functionalization of nanomaterials is exploited to get a useful application. The course is roughly divided into five sections: Thinking back about the functionalization concept and how to get profit from it, the physics behind stable colloids, PLAL; a unique technique for functionalization, reporting results about functionalization in real scientific journals, functionalization in practical cases. The course is designed to familiarize students with the concepts that are conventionally discussed in the research field from a physicochemical perspective and how the field is evolving. Each student is expected to understand most of the material presented in the course and in the assigned readings. Students completing this course should have an in-depth understanding of the functionalization phenomenon and how to present functionalization-related results in real scientific journals.
Studenti, kteří tento předmět úspěšně absolvují, by měli mít hluboké porozumění problematice funkcionalizace a způsobům prezentace výsledků souvisejících s funkcionalizací v odborných vědeckých časopisech.
|
|
Předpoklady
|
Předpokládají se základní znalosti chemie, fyzikální chemie, materiálového inženýrství a nanomateriálů na úrovni bakalářského studia. Výhodou je předchozí absolvování předmětu KCH/UFN Úvod do funkcionalizace nanomateriálů nebo obsahově ekvivalentního kurzu.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Analýza výkonů studenta, Prezentace tvůrčí a umělecké činnosti studenta, Systematické pozorování studenta, Dotazník, Prezentace skupinové práce
Hodnocení předmětu je založeno na týmovém experimentálním výzkumném projektu realizovaném v průběhu semestru. Tým samostatně navrhne téma z oblasti funkcionalizace nanomateriálů a zpracuje návrh projektu včetně experimentálního plánu. Projekt může být založen na vlastním originálním konceptu, nebo na promyšlené replikaci či adaptaci významného experimentu z historie nebo současnosti oboru, včetně experimentů spojených s průlomovými objevy publikovaných v předních vědeckých časopisech. Po schválení vyučujícím studenti projekt realizují, získaná data vyhodnotí a zpracují ve formě reportu. Celkové hodnocení tvoří: 1) Návrh projektu a experimentální plán (20 %) 2) Experimentální realizace (20 %) 3) Závěrečná výzkumná zpráva (20 %) 4) Individuální přínos k týmovému projektu (40 %) Pro úspěšné absolvování předmětu je nutné získat nejméně 50 % celkového hodnocení a prokazatelně se podílet na realizaci týmového projektu. Dosažení pozitivního nebo předem očekávaného experimentálního výsledku není podmínkou úspěšného splnění projektu.
|
|
Doporučená literatura
|
|