Předmět Fyzika nanomateriálů (KEF / SZZN3)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu KEF / SZZN3 - Fyzika nanomateriálů, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci (UP).

Požadavky

1. Definice nanotechnologií, definice nanomateriálu, základní jevy v nanostrukturách, povrchové jevy(?surface effects?) a jevy spojené s konečným rozměrem částic (?finite-size effects?), efekt kvantového omezení, fyzikální klasifikace materiálů na základě efektu kvantového omezení,fyzikální klasifikace nanomateriálů z pohledu míry interakcí, obecné procesy tvorby nanostruktur (?bottom-up? a ?top-down? přístupy), přehled aplikací nanomateriálů v praxi (medicína,elektronika), historie nanotechnologií.2. Vlastnosti jednotlivých nanočástic, klasifikace jednotlivých nanočástic z hlediska jejich velikosti, charakteristická délka fyzikálních jevů, nanoklastry kovů (strukturní a elektronová magická čísla, superatomy, gelový model, geometrická struktura jednotlivých nanočástic, elektronová struktura individuálních nanočástic kovů, reaktivita jednotlivých nanočástic kovů a její závislost na velikosti nanoklastru, fluktuace a jejich závislost na velikosti nanoklastru kovů, magnetické klastry kovů.3. 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, klastry inertních plynů, supratekuté nanoklastry, molekulární nanoklastry.4. Objemové nanostrukturní neuspořádané materiály a metody jejich přípravy, mechanismy poruchy tradičních zrnových materiálů (bodová porucha, dislokace), mechanické vlastnosti neuspořádaných nanostruktur (Youngův modul, Hall-Petchova rovnice), nanostrukturní vícevrstvé neuspořádanémateriály, elektrické vlastnosti objemových neuspořádaných nanostruktur, nanokompozitní skla s nanoklastry kovů (optické vlastnosti a plazmová absorpce, nelineární optické jevy ? nelineární index lomu), pórovitý křemík.5. 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.6. Fotonické krystaly (definice a tvorba fotonického krystalu, Maxwellovy rovnice fotonického krystaluv operátorovém tvaru, hlavní rovnice pro intenzitu magnetického pole, periodičnost relativní permitivity, pásy dovolených a zakázaných energií, dielektrický pás a vzduchový pás, rezonančnídutina, frekvence a velikost poloměru otvorů u 2D a 3D fotonického krystalu).7. Kvantová povaha nanosvěta, tunelování bariérou (Schrödingerova rovnice v jedné dimenzi, časově závislá a nezávislá Schrödingerova rovnice, částice uvězněná v jedné dimenzi, lineární kombinace řešení, očekávané hodnoty a dvoučásticová 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.8. Nanosymetrie a dvouatomové molekuly (nerozlišitelné částice a jejich výměnná interakce, Coulombický a výměnný integrál, kovalentní vazba 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, vodíková vazba, kovy jako krabice volných elektronů, periodické struktury: Kroning-Penneyův model.9. Kvantové jámy, dráty a tečky: Příprava kvantových nanostruktur (?bottom-up? a ?top-down? přístup, litografie a její jednotlivé kroky pro přípravu kvantových teček a drátů)kvantových struktur závisející na hustotě stavů, jednoelektronovétunelování, kapacita kvantové tečky a tunelování.10. Coulombova blokáda, Coulombovo schodiště, aplikace kvantových nanostruktur (infračervené detektory, lasery na bázi kvantových teček), supravodivost ve vztahu ke kvantovým nanostrukturám.