Nanomateriałyi nanotechnologia

Transkrypt

1 Nanomateriałyi nanotechnologia Nowa specjalność na kierunku technologia chemiczna Kierownik specjalności: Janusz Lewiński

2 Przesłanki do powołania nowej specjalności Nanonauka i nanotechnologie to nie tylko moda, ale to realna szansa dla rozwoju nauki i gospodarki XXI w.

3 Chemistry in the 20th century: Molecular Systems G. Wilkinson, E. O. Fischer (Nobel Prize 1963) 1955 Ziegler-Natta catalyst (Nobel Prize 1963) 1951 Turkevich??? Ferrocene Au NPs 1965 Wilkinson s catalyst 1991 Grubbs catalyst (Nobel Prize 2005)

4 At the turn of the 20th century From Molecular System to Functional Materials 3D Systems Nanscience 1D Systems 2D Systems

5 Specjalność międzywydziałowa jednostki organizujące Wydział Chemiczny Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej Wydział Inżynierii Materiałowej

6 Specjalność międzywydziałowa jednostki organizujące prof. dr hab. inż. Janusz Lewiński prof. dr hab. inż. Adam Proń prof. dr hab. Małgorzata Zagórska prof. dr hab. I. Kulszewicz Bajer prof. dr hab. inż. Sławomir Podsiadło dr inż. Wojciech Bury prof. dr hab. inż. Jerzy Bałdyga prof. nzw. dr hab. inż. Tomasz Ciach prof. dr hab. inż. Leon Gradoń prof. dr hab. inż. Eugeniusz Molga prof. nzw. dr hab. inż. Elżbieta Jezierska prof. nzw. dr hab. inż. Zbigniew Pakiela prof. dr hab. inż. Małgorzata Lewandowska

7 Podstawowe obszary badawcze specjalności N&N Nanotechnologia jest dziedziną wybitnie multidyscyplinarną i wymaga zaangażowania specjalistów z różnych obszarów chemii oraz pokrewnych działów nauki. Konstruowanie nowoczesnych materiałów wymaga dużego doświadczenia w syntezie związków organicznych, nieorganicznych oraz koordynacyjnych jak również doskonałego warsztatu technik analitycznych, które pozwalają na pełną charakteryzację budowy otrzymywanych materiałów. Ponadto niezwykle istotne jest badania właściwości fizykochemicznych syntezowanych układów, tak aby dokonywać szybkiej oceny przydatności uzyskanych materiałów i niezbędnych modyfikacji budowy komponentów dla poprawiania ich funkcji.

8 Ramowy program zajęć semestr 1. I. Przedmioty obowiązkowe 150h K1: Modelowanie procesów technologicznych (dr Jodzis, WCh) 15+15h K2: Przemysłowe procesy katalityczne (prof. Marczewski, prof. Pietrzykowski i prof. Floriańczyk, WCh) 30h K3: Fizykochemia powierzchni (prof. Płocharski, WCh) 30h K4: Chemia związków molekularnych i nanomateriałów (prof. Lewiński, WCh) 30h HES: Prawo własności intelektualnej (15h) + Ekonomika gospodarki odpadami (15h) 30h II. Przedmioty specjalnościowe 195 h Zaawansowane metody badań materiałów (prof. Jezierska, WIM) 30 h+45h Nanokataliza i Nanokatalizatory (prof. Molga, WIChiP) 30h Zaawansowane Materiały Organiczne i Węglowe (prof. Zagórska, prof. Kulszewicz Bajer) 30h Fizykochemia koloidów (prof. Bałdyga, WIChiP) 30h Nanomateriały Funkcjonalne w Zastosowaniach Inżynierskich (prof. Gradoń, WIChiP) 15h Wykład obieralny** 15h Laboratorium syntezy nanostruktur (WCh) / Projekt nanokatalizatory (WIChiP) 30+30(WCh) Zaawansowane materiały nieorganiczne i nieorganiczno organiczne (dr Bury, WCh) 30h

9 Ramowy program zajęć semestr 2. I. Przedmioty obowiązkowe 210h HES2: Materiały i cywilizacje (dr Królikowski, WCh) 30h K4: Modelowanie molekularne i modelowanie obiektów fizykochemicznych 15+15h Laboratorium przeddyplomowe 150h II. Przedmioty specjalnościowe 165h+45h Funkcjonalizacja Materiałów Nanostrukturalnych (dr Bury, WCh) 30h Nanotechnologie (prof. Lewandowska, WIM) 30h Nanomateriały(prof. Pakieła, WIM) 30h Współczesne metody badań materiałów (prof. Proń, WCh) 15+15h Bionanotechnologie (prof. Ciach, WIChiP) 30h Laboratorium Zaawansowanych Metod Badań Materiałów (prof. Jezierska, WIM) / / Zaawansowane Metody Badań Materiałów (dr Zelga, prof. Lewiński, WCh) 45h

10 Ramowy program zajęć semestr 3. I. Wykład specjalnościowy 15h II. Seminarium dyplomowe 15h III. Laboratorium dyplomowe 180h IV.Przygotowanie pracy dyplomowej mgr 150h *Laboratorium przykłady jednostki laboratorium (5h) bloków tematycznych Laboratorium wytwarzania i charakteryzacji nanoproszków (Prof. Kunicki, WCh) Laboratorium metaloorganicznych prekursorów materiałów funkcjonalnych (dr Zelga, dr Bury, WCh) Laboratorium nieorganiczno organicznych polimerów koordynacyjnych (prof. Lewiński, WCh) Laboratorium syntezy kropek kwantowych ZnO (Prof. Lewiński, dr Zelga, WCh) Laboratorium bioinspirowanych materiałów funkcyjnych (Prof. Lewiński, WCh) Podstawy mechanochemii (dr Prochowicz, WCh) Laboratorium wytwarzania i charakteryzacji układów micelarnych, emulsji i liposomów (dr Wojciechowski, WCh) Laboratorium badań warstw monomolekularnych (dr Wojciechowski, WCh) Laboratorium pomiarów elektrokinetycznych w badaniach powierzchni (dr Wojciechowski, WCh) Elektrochemiczne i spektroelektrochemiczne badania polimerow skoniugowanych (Prof. Proń, dr Zagórska, WCh) Otrzymywanie i funkcjonalizacja nanokrystalicznych foto i elektroluminescencyjnych (Prof. Proń, WCh) Synteza i badanie wybranych nanokryształów nieorganicznych związków połprzewodnikowych (Prof. Proń, WCh)

11 Nowoczesne materiały Organiczne Nieorganiczne Polimery przewodzące Organiczno nieorganiczne materiały porowate (MOFs) Nanocząstki metali Grafen Molekularne magnetyki Nanocząstki półprzewodników CdSe, ZnO, GaN etc.

12 Przykładowe zastosowania nowoczesnych materiałów Produkcja sensorów chemicznych Przechowywanie gazów i ogniwa paliwowe Medycyna i diagnostyka Ogniwa słoneczne

13 Różnorodność metod syntezy Klasyczna synteza Linie próżniowe Reaktory solwotermalne Nanoszenie warstw epitaksjalnych Młynki kulowe Reaktory mikrofalowe

14 Powszechnie stosowane techniki pomiarowe Dyfraktometria monokryształów oraz proszkowa Mikroskopia Elektronowa Analiza porowatości Dynamiczne rozpraszanie światła Spektroskopia NMR

15 T= C CdO + DDPA w roztworze TOPO/HDA Synteza nanokryształów CdSe o kontrolowanych wymiarach Se w TOP P. Reiss, J. Bleuse, A. Pron Nano Lett. 2 (2002) 781 CdSe TOPO średnica nanokryształu / nm 5 4,5 4 3,5 3 2,5 trioktylofosfina (TOP) kwas dodecylofosfonowy (DDPA) heksadecyloamina (HDA) trioktylofosfotlenek (TOPO) Średnica nanokryształów zależy od czasu reakcji czas / s

16 Kropki kwantowe (QDs) zastosowania Białe LED y Nanosensory Dostarczanie leków Biologia komórki Ogniwa słoneczne Wyświetlacze: następcy AMOLED ów Diagnostyka

17 Materiały mikroporowate zastosowania Separacja gazów Sorpcja wodoru Nośniki leków Sensory i luminescencja Kataliza

18 Mechanochemia Proces mechanochemiczny syntezy 1D homochiralnego polimeru koordynacyjnego LAG, ~30 min D. Prochowicz, I. Justyniak, A. Kornowicz, T. Kaczorowski, Z. Kaszkur, J. Lewiński Chem. Eur. J., 2012, 18, 7367.

19 Alternatywne ścieżki syntezy MOF ów Solwotermalna t = 20 h T = 100⁰C Mechanochemiczna J. Lewiński et. al. Patent and article in preparation t = 5 min T =25⁰C