Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

 KCH/NANTM  Nanotechnologie a nanomateriály  2+0  Zkouška: písemná+ústní ◦ Pro postup k ústní části alespoň 60% bodů  Kl. 2190  C510 

Podobné prezentace


Prezentace na téma: " KCH/NANTM  Nanotechnologie a nanomateriály  2+0  Zkouška: písemná+ústní ◦ Pro postup k ústní části alespoň 60% bodů  Kl. 2190  C510 "— Transkript prezentace:

1

2  KCH/NANTM  Nanotechnologie a nanomateriály  2+0  Zkouška: písemná+ústní ◦ Pro postup k ústní části alespoň 60% bodů  Kl  C510 

3  Definice pojmů  Historie  Přírodní nanotechnologie  Analytické metody užívané při zkoumání nanomateriálů  Nanomateriály ◦ Na bázi uhlíku ◦ Na bázi jílových minerálů ◦ Ostatní kompozity  Aplikace nanotechnologií  Rizika spojená s nanotechnologiemi

4  Nanoměřítko: m  Nanostruktury: alespoň 1 rozměr < 100 nm  Nanomateriály: základní strukturní jednotkou jsou nanostruktury ◦ Virus: 100 – 1 nm ◦ 1 nm – 3-4 atomy MetrDecimetrCentimetrMilimetrMikrometrNanometr

5  Nanověda  Studium hmoty na atomární a molekulové úrovni (výrazně odlišné vlastnosti)  Nanotechnologie  Aplikace znalostí nanovědy při vytváření materiálů, struktur a zařízení.  Schopnost práce na molekulární a atomové úrovni.  Výzkum látek s částicemi pod hranicí 100 nm.  Struktury materiálů na úrovni nanorozměrů.  „Výpočetní“ nanotechnologie

6  2 přístupy: ◦ Top-down ◦ Bottom-up  Nanomateriály (nanostrukturní materiály, nanočástice)  Stavební jednotka – nanočástice s definovanými vlastnostmi  Stavební jednotky uspořádané do makroskopických multiklastrových materiálů – vhodnější pro technické aplikace

7  Nanomateriál  Vlastnosti určeny charakteristickými znaky (částice, klastry, dutiny) o rozměrech nm.  Nanostruktura  Dostatečně malá, aby se mohly uplatňovat kvantové jevy  Neobvyklé vlastnosti nanostruktur  Odlišná elektronová struktura  Transportní vlastnosti  Výrazné uplatňování přitažlivých van der Waalsových sil a odpudivých elektrostatických sil

8  Vysoce interdisciplinární obor  Vycházejí z přírodních věd ◦ Chemie ◦ Fyzika ◦ Biologie ◦ Matematika  Zasahují do: ◦ Přírodních věd ◦ Medicíny ◦ Elektroniky ◦ Letecké a kosmické techniky ◦ Materiálového designu

9  Richard Philips Feynman  1959 „There is Plenty of Room at the Bottom“  Manipulace s atomy a molekulami  Nobelova cena za fyziku  Mikrotechnologie  Norio Taniguchi  1974 první použití pojmu „Nanotechnologie“  Obrábění s tolerancí menší než 1 nm  K. Eric Drexler  Základní stavební kameny – proteiny  Navázal na Feynmana

10  80. léta 20. století ◦ skenovací tunelová mikroskopie  Zobrazení jednotlivých atomů ◦ Objev fullerenů (C60) ◦ Pomocí STM napsán název firmy IBM na niklový plát s použitím 35 atomů xenonu  90. léta 20. století ◦ Příprava uhlíkových nanotrubiček ◦ Příprava nanodrátků ◦ Vedení elektrického proudu jednou molekulou ◦ Tranzistor z uhlíkatých nanotrubic.

11

12  Nanotechnologie nejsou „lidským výmyslem“  Příroda využívá nanotechnologie od svého vzniku:  Každá chemická reakce  DNA  Proteiny  Koloidní roztoky

13  Lotosový efekt  Lotos, řeřicha  nanorozměrné chmýří odpuzující vodu  Gekon  Nanochloupky/lamely  Van der Waalsova vazba  Slávky jedlé  Micely „lepidla“  Přichycení k podložce

14  Svaly  Svalová vlákna  myofibrily  aktinové a myozinové vlákno (tato vlákna jsou tvořena proteiny  nanorozměry)  Šlachy Aminokyseliny (0,6 nm)  protein kolagen (1nm)  šroubovice  vláknité struktury – mikrofibrily (3,5 nm). Tyto struktury se pak dále spojují do větších struktur, až vzniká fibrila ( nm). Dále pak vznikají svazky těchto vláken a konečně výsledná šlacha.  Vlasy  Alfa-šroubovice (0,15 nm)  protofibrila (2nm)  mikrofibrila (8 nm)  makrofibrila (200 nm)  buňka (2µm)  vlas (20 µm)

15  Biomineralizace  Mikroskopické biogenní minerály  Schránky, vnitřní kostry  Kalcit, apatit, aragonit ◦ Schránky mlžů  Aragonit – křehký  Proteiny – dodávají elasticitu  3 hm. % stačí, aby schránka byla pevnější než krystal vápence

16  Nanomateriály ◦ Příprava nanopráškových materiálů, nanočástic, kvantových teček, nanovláken. ◦ Příprava kompozitních materiálů s obsahem nanočástic. ◦ Uhlíkaté materiály (fullereny, nanotrubice). ◦ Modifikované jílové minerály (anorganickými i organickými molekulami). ◦ nanostrukturní kovy, nanokeramika a také např. nanokompozity na bázi polymerů.  Nanotechnologie pro ukládání a přenos informací, mikro- a nanoelektronika ◦ Nanoelektronika a materiály a zařízení v ní používané. ◦ Nanofotonika, vývoj optických a magnetických materiálů.  Nanobiotechnologie, nanomedicína ◦ Problematika zacílení účinků léků jejich zapouzdřováním a cílenou dopravou k postiženým tkáním. ◦ Problematika tkáňového inženýrství. ◦ Příprava biokompatibilních materiálů a rozhraní, ◦ Molekulární analýzou, diagnostikou a rozpoznáváním.

17  Nanotechnologie pro aplikaci v senzorech ◦ Vývoj velmi citlivých senzorů. ◦ Vývoj biomolekulárních senzorů.  Nanotechnologie pro (elektro)chemické technologie zpracování ◦ Problematika vývoje nových materiálů pro účinnější zpracování materiálů.  Vývoj nových filtrů, membrán, molekulových sít, příp. umělých zeolitů.  Přípravě nových katalyzátorů a nanostrukturních elektrod.  Dlouhodobý výzkum s širokou oblastí aplikace ◦ Široká oblast často na rozmezí předchozích zmíněných.  Samouspořádání (self-assembly).  Kvantová fyzika.  Chemické materiály a procesy (nanochemie).  Ultrapřesné (nanopřesné) inženýrství, např. i obrábění kovových předmětů.

18  Přístroje a zařízení, výzkum a aplikace technologií ◦ Vývoj nových metod analýzy.  Nové analytické přístroje a metody. ◦ Vývoj nových metod přípravy nanomateriálů.  Metody a zařízení na přípravu nanoprášků, nanovrstev a povlaků.  Zařízení pro ultrapřesné obrábění.  Zdravotní, ekologické, etické, sociální a jiné aspekty nanotechnologií ◦ Toxicitou nanočástic. ◦ Ekologické aspekty. ◦ Sociální a etické aspekty. ◦ Patentová, popularizační problematika. ◦ Ekonomická problematika – obchod s nanovýrobky.

19 Pro dnešek vše


Stáhnout ppt " KCH/NANTM  Nanotechnologie a nanomateriály  2+0  Zkouška: písemná+ústní ◦ Pro postup k ústní části alespoň 60% bodů  Kl. 2190  C510 "

Podobné prezentace


Reklamy Google