Семинары, практические занятия.

№ раздела дисциплины	Наименование темы и краткое содержание занятия	Объем, акад. часы	Инноваци­онная форма
1	Введение. Основные определения и понятия Наноматериалы, критерии их определения. Общая характеристика структуры наноматериалов Историчес-кие аспекты развития нанотехнологии и наноматери-алов	2	Групповая научная дискуссия
2	Классификация наноматериалов по мерности и типу остова Основные типы наноразмерных материалов и сис-тем. Ноль-, одно-, двух- и трехмерные наноструктуры. Физико-химические методы исследования наноматериалов	2	Разбор конкретных ситуаций
3	Свойства веществ в наноразмерном состоянии Основные этапы истории изучения размерных эффектов. Типы размерных эффектов и особенности проявления их в наноматериалах. Изменение электрических и оптических характеристик наноматериалов. Влияние размерных эффектов на электронную структуру нано­материалов. Определение размера дисперсных и нано­дисперсных объектов по результатам измерения удельной поверхности адсорбционным методом и изменение доли поверхностных атомов по мере уменьшения общего числа атомов и соответственно размера частиц.	4	Разбор конкретных ситуаций
4	Нанокластеры, наночастицы Нанокластеры и методы их получения и стабили­зации. Основные подходы к получению наночастиц. Классификация методов синтеза наноматериалов. Нано­технологии «сверху – вниз» «снизу - вверх». Темплат­ный синтез наноматериалов и наноструктур. Подходы, основанные на принципе самосборки. Проблемы устойчивости наночастиц и их ассоциатов; факторы,  обуславливающие стабильность. Способы стабилизации наночастиц	4	Разбор конкретных ситуаций
5	Неорганические тубулярные наноструктуры и методы их синтеза Методы получения неорганических нанотрубок. Перспективные области пименения неорганических нанотубулярных материалов. Использование нанотрубок в качестве элементной базы микроэлектроники.	2	Групповая научная дискуссия
6	Двумерные наноматериалы Перспективные способы получения нанопокрытий. Пленочные технологии получения наноматериалов (хими­ческое осаждение из газовой фазы (CVD), физическое осаждение из газовой фазы (PVD), элекроосаждение, ионно- лучевая эпитаксия, золь-гель осаждение).	2	Групповая научная дискуссия
7	Углеродные наноматериалы. Ультрадисперсный алмаз, структура, свойства, применение. Фуллерен. История открытия, структура, возможности модифицирования, особенности химических реакций с участием фуллеренов, области применения Методы получения углеродных нанотрубок. Внедрения атомов и молекул в углеродные нанотрубки.	2	Групповая научная дискуссия
8	Трехмерные наноматериалы. Наноструктурированные материалы. Основные  методы получения и направления практического исполь­зования. Классификация нанокомпозитов (по химической природе матрицы, по форме и характеру наполнителей из наночастиц и др.).	2	Групповая научная дискуссия
9	Области использования наноматериалов и перспективы развития нанотехнологии. Наноэлектроника как одно из направлений приме­нения нанотехнологий. Полупроводниковые наноматериалы. Перспективы применения наноматериалов в электронике. Сенсорные материалы на основе полупроводниковых оксидов и гетероструктур. Преимущества применения наноматериалов для аккумуляторов. Перспективы приме­нения углеродных наноматериалов разной мерности.	4	Групповая научная дискуссия

 

Лабораторные занятия.

№ раздела дисциплины	Наименование темы и краткое содержание занятия	Объем, акад. часы	Примечание
4	Двумерные наноматериалы Исследование влияния поверхностных фосфороксид­ных наноструктур на влагопоглотительные свойства фосфорсодержащего кремнезема.	4
	Изучение оксидных наноструктур на поверхности полимерных материалов методом ИК-Фурье спектро­скопии	8
9	Области использования наноматериалов и перспективы развития нанотехнологии. Синтез и оценка электропроводности элементоксидных тонких пленок на поверхности боросиликатного стекла	8
	Применение ванадийсодержащего силикагеля в качестве цветового индикатора влажности.	4

Самостоятельная работа обучающихся.

№ раздела дисциплины	Перечень вопросов для самостоятельного изучения	Объем, акад. часы	Форма контроля
1	Вклад исследований советских и российских ученых и инженеров на ход процесса становления «нанотех­нологического самосознания». Развитие нанотехно­логии в России.	4	Курсовая работа зачет
2	Основные классы наноразмерных систем. Дать определения терминов: наночастица, наносистема, нанокомпозит, нанонаука, нанотехнология. Классификация наноразмерные системы.	4	Курсовая работа зачет
3	Основные факторы, влияющие на неравновесное состояние наноматериалов. Размерные свойства наноматериалов: электрические, магнитные, оптические, механические, химические. Оптические и электронные свойства наносистем. Влияние размера частиц на параметры кристаллической решётки. Изменение физико-химических свойств веществ при уменьшении размера частиц.	10	Курсовая работа зачет
4	Порошковые наноматериалы. Основные методы получения и направления практического использования. Физические и химические методы синтеза наночастиц и нанопорошков. Пористые наноструктуры. Методы получения и возможности практического использования. Применение наноструктур в химии и химической технологии.	6	Курсовая работа зачет
5	Неорганические нанотрубки - синтез, свойства, применение. Использование нанотрубок в качестве элементной базы микроэлектроники.	6	Курсовая работа зачет
6	Пленки Ленгмюра-Блоджетт - синтез, структура, свойства, применения. Формирование нанорельефа поверхности подложек. Технологии получения двумерных наноструктур, основанные на физических и химических процессах.	6	Курсовая работа зачет
7	Углеродные наноструктуры. История открытия углеродных наноматериалов, структура, возможности модифицирования, области применения. Методы и оборудование для получения углеродных наноматериалов различной мерности.	8	Курсовая работа зачет
8	Процессы самосборки в наносистемах. Нанострук­турные элементы вещества. Материалы на основе наноструктурных элементов Фотонные кристаллы. Магнитные свойства наносистем.	6	Курсовая работа зачет
9	Методы контроля наноструктур по составу, размерам, степени упорядоченности. Применение наномате­риалов при создании функциональных диэлектрических и полупроводниковых нанопокрытий. Применение наноматериалов в наноэлектронике. Механические свойства наносистем	10	Курсовая работа зачет

Темы курсовых работ

1. Применение наноматериалов при создании функциональных диэлектрических и полу­проводниковых нанопокрытий

2. Транзисторы на основе углеродных нанотрубок

3. Углеродные нанотрубки и перспективные области их применения.

4. Пленки Ленгмюра-Блоджетт - синтез, структура, свойства, применения

5. Графен – методы синтеза, структура, свойства, применение

6. Фуллерены – методы синтеза, структура, свойства, применение

7. Углеродные нанотрубки – методы синтеза, свойства, применение

8. Неорганические нанотрубки - синтез, свойства, применение

9. Фотонные кристаллы, получение и материалы на их основе

10. Технологии получения двумерных наноструктур, основанные на физических процессах

11. Технологии получения двумерных наноструктур, основанные химических процессах

12. Наноэнергетика. Возможности использования нанотехнологий для создания топливных элементов и устройств для хранения энергии

13. Оптические и электронные свойства наносистем

14. Использование наноматериалов в топливно-энергетической сфере.

15. Нанотехнология в производстве сенсорных датчиков.

16. Производные фуллеренов, свойства и области применения

17. Пиподы – методы получения, свойства, возможные области применения

18. Применение наноматериалов в микро - и наносистемной технике.

19. Применение наноматериалов в наноэлектронике

20. Производство и применение наноматериалов в России.

21. Применение нанотехнологии в материалах, поглощающих электромагнитое излучение.

 

5. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы обучающихся по дисциплине.

1. Ежовский, Ю.К. Технология функциональных пленочных наноматериалов и наноструктур: учебное пособие./ Ю.К. Ежовский - СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2013.- 92 с.

2. Захарова, Н.В. Метрологическое обеспечение измерений наноразмерных объектов: учебное пособие./ Н.В.Захарова, Е.А.Соснов - СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2014.- 92 с. (ЭБ)

3. Исследование наноструктур с применением сканирующей зондовой микроскопии: учебное пособие./ К.Л.Васильева [и др.]. - СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2010.- 64 с. (ЭБ)

4. Малыгин, А.А. Свойства и применение функциональных наноматериалов: Текст лекций/ А.А. Малыгин, А.А. Малков - СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2013.- 71 с.

5. Малыгин, А.А. Химическая сборка функциональных наноматериалов методом молекулярного наслаивания: конспект лекций / А.А.Малыгин- СПб: СПбГТИ(ТУ), 2012.- 74 с. (ЭБ).

6. Рентгеновские трубки: устройство применение, проблемы электрической прочности и нанотехнологические подходы ее повышения: учебное пособие./ Г.Л.Брусиловский [и др.]. - СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2012.- 184 с. (ЭБ).

7. Соснов, Е.А. Исследование дисперсных наноматериалов методом атомно-силовой микроскопии: методические указания к лабораторной работе./ Е.А.Соснов, К.Л.Васильева, А.А.Малыгин - СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2011.- 26 с.

8. Соснов, Е.А. Исследование поверхности материалов методом атомно-силовой микроскопии: методические указания к лабораторной работе./ Е.А.Соснов - СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2006.- 36 с.

9. Соснов, Е.А. Методы зондовой микроскопии. Сканирующая ионная микроскопия: учебное пособие./ Е.А.Соснов - СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2015.- 52 с.

 

Методические указания для обучающихся по организации самостоятельной работы по дисциплине, включая перечень тем самостоятельной работы, формы текущего контроля по дисциплине и требования к их выполнению размещены в электронной информационно-образовательной среде СПбГТИ(ТУ) на сайте: http://media.technolog.edu.ru