Předmět Fyzikální základy nanotechnologií (KEF / BFZN)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu KEF / BFZN - Fyzikální základy nanotechnologií, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci (UP).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Obsah

1. Krystalové struktury pevných látek a jejich změny s klesajícím rozměrem (nano)materiálu2. FCC nanočástice (strukturní magická čísla), tetraedrálně svázané polovodičové struktury (iontový model, kovalentní model, Vegardův zákon).3. Schrödingerova rovnice pro systém elektronů a jader a její aproximace, Blochův teorém, Blochova funkce, lokalizované a delokalizované elektrony, lokalizace elektronů s poklesem velikosti (nano)materiálu, díra (kvazičástice s kladným nábojem a kladnou efektivní hmotností), excitony (Mott-Wannierovy excitony a Frenkelovy excitony, Sahaova rovnice).4. Vlastnosti jednotlivých nanočástic, kovové nanoklastry (metoda přípravy, strukturní a elektronová magická čísla, superatomy, gelový model, podstata molekulární orbitalové teorie a funkcionální hustotní analýzy ("Density Functional Analysis").5. Polovodičové nanoklastry (optické vlastnosti polovodičových nanoklastrů a jejich velikost, režim silného a slabého omezení excitonu, modrý posuv a velikost polovodičových nanoklastrů, změna velikosti pásové mezery s velikostí polovodičového nanoklastru), fotofragmentace, Coulombovská exploze,6. Klastry inertních plynů (van der Waalsův potenciál, Lennard-Jonesův potenciál), supratekuté nanoklastry, Bose-Einsteinova kondenzace (kvalitativní popis), molekulární nanoklastry (molekula vody a symetricky vodíkem vázaná voda).7. Objemové nanostrukturní neuspořádané materiály, mechanismy poruchy tradičních zrnových materiálů, mechanické vlastnosti neuspořádaných nanostruktur (Youngův modul, Hall-Petchova rovnice, křehkost a snížená tažnost neuspořádaných nanostruktur), nanostrukturní vícevrstvé neuspořádané materiály (vliv tloušťky vrstvy na tvrdost materiálu), elektrické vlastnosti neuspořádaných nanostruktur (vodivost a elektronové tunelování), nanokompozitní nanoklastrová kovová skla (optické vlastnosti a plazmová absorpce, nelineární optické jevy - nelineární index lomu, metody přípravy nanokompozitních skel), pórovitý křemík (luminiscence, fluorescence a fosforescence, Jablonského diagram - kvalitativní popis, zářivé a nezářivé přechody, velikost pórů a její vliv na luminiscenci křemíku).8. Nanostrukturní krystaly: přírodní nanokrystaly, pole nanočástic v zeolitech, mřížky nanočástic v koloidních suspenzích (princip tvrdého a měkkého odpuzovaní, Kirkwood-Alderův přechod, přechod mezi FCC a BCC uspořádáním, fotonické krystaly (definice a tvorba fotonického krystalu, Maxwellovy rovnice fotonického krystalu v operátorovém tvaru, hlavní rovnice pro intenzitu magnetického pole, periodičnost relativní permitivity, pásy dovolených a zakázaných energií, dielektrický pás a vzduchový pás, výpočet disperzní relace pro jednoduchý 1D fotonický krystal, rezonantní dutina, frekvence a velikost poloměru otvorů u 2D a 3D fotonického krystalu).9. Kvantová povaha nanosvěta, Schrödingerova rovnice, kvantové stavy a energie, tunelování barierou (Schrödingerova rovnice v jedné dimenzi, časově závislá a nezávislá Schrödingerova rovnice, částice uvězněná v jedné dimenzi, lineární kombinace řešení, očekávané hodnoty a dvou-částicová vlnová funkce, odraz a tunelování na potenciálovém schodu, průchod potenciálovou bariérou - tunelování, uvězněné částice ve dvou a tří dimenzích, kvantové tečky, dvourozměrné pásy a kvantové dráty, jednoduchý harmonický oscilátor, magnetické momenty.10. Kvantové důsledky pro makrosvět, nanosymetrie a dvouatomové molekuly, kovalentní vazba a kovalentní antivazba jako čistý nanofyzikální jev, definice výměnné interakce, polární a van der Waalsovy fluktuační síly, elektrická polarizace neutrálních atomů a molekul, dipólové interakce neutrálních a symetrických atomů, Casimírova síla, experimentální uspořádání pro měření Casimírovy síly, vodíková vazba.11. Jedno-elektronové tunelování, Coulombova blokáda, Coulombovo schodiště, supravodivost a kvantové nanostruktury.

Získané způsobilosti

Předmět zaměřený na získání znalostí.Definovat hlavní pojmy, popsat hlavní přístupy, prokázat teoretické znalosti pro řešení modelových problémů.

Literatura

Singleton, J. Band Theory and Electronic Properties of Solids. Oxford University Press, 2001. Bassasi, F.; Pastori Parravicini, G. Electronic and Optical Properties of Solids. Pergamon Press, 1975. Israelachvili, J. N. Intermolecular and Surface Forces. Academic Press, London, 1985. Poole Ch.P, Owens F.J. Introduction to Nanotechnology. John Wiley & Sons, New Jersey, 2003. Kittel, C. Introduction to Solid State Physics. John Wiley & Sons, New York, 1996. Ferry, D. K., Goodnick, S. M. Transport in Nanostructures. Cambridge University Press, 1997. Dvořák L. Úvod do fyziky kondenzovaných látek. UP Olomouc, 1993. Borisenko, V.E., Ossicini, S. What is What in the Nanoworld. A Handbook of Nanoscience and Nanotechnology. Wiley-VCh, Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinhein, 2004.

Požadavky

- znalost tématu, schopnost diskutovat o tématu v širších souvislostech.- složení zkoušky

Garant

doc. Mgr. Jiří Tuček, Ph.D.

Vyučující

doc. Mgr. Jiří Tuček, Ph.D.