Detail předmětu

Nanotechnologie

FEKT-MPC-NANAk. rok: 2026/2027

Předmět se věnuje moderrní problematice Nanotechnologie - principům a aplikacím. Důraz je kladen na pochopení základních nanostruktur a různých typů interakce v blízkém poli (silová, optická, elektrická, magnetická, tepelná). Další část předmětu je věnována počítačové nanotechnologii, detekci a lokalizaci nanostruktur. Studenti aktivně připravují a prezentují témata z aplikačního potenciálu nanotechnologie (nanoelektronika, metamateriály, nanofotonika) v moderním světě.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Vlasta Sedláková, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyziky (UFYZ)

Vstupní znalosti

Primárně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia. Student má být schopen vysvětlit základní fyzikální a elektrotechnické principy mikrosvěta. Navíc by měl být schopen používat Matlab. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

0-15 bodů laboratorní cvičení
0-15 bodů počítačové cvičení
0-10 bodů poster
0-20 bodů projekt
0-40 bodů zkouška
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Laboratorní cvičení, počítačová cvičení a ostatní aktivity jsou povinné.

Učební cíle

Předmět má dva cíle: vytvořit rámcový přehled současného vývoje v oblasti nanověd a nanotechnologie a seznámit studenty se základními aplikacemi v kvantové mechanice, fyzice pevných látek, statistické fyzice a počítačové fyzice.
Absolvent předmětu je schopen:
- definovat a vysvětlit nové fyzikální ( elektrické, optické, magnetické) jevy v nanoměřítku
- popsat vybrané nanostruktury- fulereny, nanotrubičky, nanokompozity
- simulovat interakce v případě STM, AFM, SNOM
- provést detekci a lokalizaci nanostruktur
- diskutovat výhody a nevýhody nanomateriálů
- na zákkladě definovaných požadavků připravit prezentaci zvoleného tématu
- aktivně přednést a obhájit prezentaci v rámci ostatních aktivit
- připravit a prezentovat poster na zvolené téma
- vysvětlit podstatu vybraných nanofotonických součástek
- popsat metamateriály

Studijní opory

Elektronické texty, presentace

Základní literatura

Ch.P.Poole, Jr., F.J. Owens: Introduction to Nanotechnology, Wiley Interscience, 2003 ISBN:0-471-07935-9
E.L. Wolf,: Nanophysics and nanotechnology, Wiley-VCH, ISBN:978-3-527-40651-4
Kurs je vystavěn na základě informací z Internetu, vědeckých článků a vybraných částí nově vycházejících knih v angličtině.
Nanotechnologie - elektronický text v e-learningu

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-TIT magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný, základní teoretický předmět profilujícího základu
  • Program MPC-NCP magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program MPC-MEL magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný, základní teoretický předmět profilujícího základu
  • Program MPC-KAM magisterský navazující 0 ročník, letní semestr, volitelný
  • Program MPC-EVM magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný, základní teoretický předmět profilujícího základu
  • Program MPC-EEN magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný, základní teoretický předmět profilujícího základu
  • Program MPC-EAK magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný, základní teoretický předmět profilujícího základu
  • Program MPC-BIO magisterský navazující 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program MPC-AUD magisterský navazující

    specializace AUDM-ZVUK , 0 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program MPCN-BTB magisterský navazující 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program MPCN-BIO magisterský navazující

    specializace MPC-BIO_TECH , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vlasta Sedláková, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do problematiky
2. Sručný přehled kvantové mechaniky
3. Struktura pevných látek
4. Mikroskopické techniky 1
5. Uhlík a nanotechnologie
6. Nanostruktury
7. Mikroskopické techniky 2
8. Spektroskopie
9. MEMS, NEMS
10. Fotonika
11. Plasmonika
12. Molekulární elektronika
13. Aplikace nanotechnologií

Cvičení na počítači

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vlasta Sedláková, Ph.D.

Osnova

1. Využití Matlabu při studiu modelování polovodičových součástek
2. Demonstrace interakce v blízkém poli.
3. Simulace základních nanostruktur - kvantové tečky
4. Simulace nanoelektronických součástek a zařízení.
5. Rezonanční tunelová dioda

Laboratorní cvičení

7 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vlasta Sedláková, Ph.D.

Osnova

1. Demonstrace jevů v mikrosvětě.
2. Ellipsometie.
3. Spektrální reflektometrie.
4. Interferometrie.
5. Rastrovací mikroskopie s lokální sondou.
6. Elektronová mikroskopie.
7. Harmonický oscilátor.
8. Tunelová dioda.

Projekt

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vlasta Sedláková, Ph.D.

Osnova

Veřejná prezentace tříčlenných týmů a poster na nanotechnologické téma