Detail předmětu
Pokročilé materiálové technologie
FCH-MC_PAMAk. rok: 2025/2026
Obsahem předmětu je přehled vlastností a možností uplatnění progresivních molekulárních materiálů v současné technické a průmyslové praxi včetně oblasti nanotechnologií. Kromě standardních molekulárních materiálů (polymery, nízkomolekulární látky) je pozornost soustředěna hlavně na nové molekulární struktury jako jsou fullereny, nanotrubice, dendrimery, magnetické molekuly a jiné. V průběhu semestru jsou postupně diskutovány vlastnosti jednotlivých materiálů, technologie přípravy nanomateriálů a nanostruktur, metody jejich charakterizace na molekulární úrovni a aplikační možnosti.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
4
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Všeobecné znalosti chemie na úrovni absolventa bakalářského studia chemického zaměření.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Hodnocení předmětu zahrnuje semestrální projekt a závěrečnou zkoušku tvořenou písemnou a ústní částí. V rámci písemné části studenti vypracují odpovědi na tři otázky zveřejněné v sylabech, následuje prezentace a diskuze k semestrálnímu projektu.
Součástí výuky je zpracování semestrálního projektu na téma týkající se problematiky pokročilých aplikací molekulárních materiálů se zaměřením na její aplikaci v oblasti chemie. Výuka je podporována elearningovým kurzem v rámci kterého jsou studentům k dispozici učební opory zahrnující elektronické učební texty, prezentace z přednášek, návody k jednotlivým úlohám řešeným na semináři a další. Pro zpracování semestrálního projektu, který je nedílnou součástí hodnocení, jsou ve druhé polovině semetsru vyhrazeny 4 konzultační termíny, v rámci kterých je nutno konzultovat výběr tématu práce, osnovu a návrh obsahu práce, rozpracovanou práci a nakonce práci prezentovat. Účast na konzultacích je povinná pro prezenční i kombinovanou formu studia.
Součástí výuky je zpracování semestrálního projektu na téma týkající se problematiky pokročilých aplikací molekulárních materiálů se zaměřením na její aplikaci v oblasti chemie. Výuka je podporována elearningovým kurzem v rámci kterého jsou studentům k dispozici učební opory zahrnující elektronické učební texty, prezentace z přednášek, návody k jednotlivým úlohám řešeným na semináři a další. Pro zpracování semestrálního projektu, který je nedílnou součástí hodnocení, jsou ve druhé polovině semetsru vyhrazeny 4 konzultační termíny, v rámci kterých je nutno konzultovat výběr tématu práce, osnovu a návrh obsahu práce, rozpracovanou práci a nakonce práci prezentovat. Účast na konzultacích je povinná pro prezenční i kombinovanou formu studia.
Učební cíle
Cílem předmětu je prezentace moderních trendů využívání molekulárních materiálů a souvísejících technologií ve vysoce technicky vyspělých (high-tech) aplikacích v širokém spektru oblastí spotřebního průmyslu a v oblasti medicínských aplikací. Důraz je kladen rovněž na technologické hledisko a využití nanotechnologií pro realizaci výsledných funkcionálních struktur.
Studenti se seznámí s novými moderními trendy a získají široký přehled v oblasti aplikace nových molekulárních materiálů. Seznámí se s vlastnostmi nových molekulárních funkcionálních systémů a jejich aplikačními možnosti v různých typech senzorů (fotosenzory, selektivní plynové senzory, biosenzory), optických a elektronických prvcích a přístrojích (organické solární články, elektroluminiscenční displeje a diody) a v dalších aplikacích (inteligentní povrchy, baterie, molekulární elektronika, nelineární optické prvky, atd.).
Studenti se seznámí s novými moderními trendy a získají široký přehled v oblasti aplikace nových molekulárních materiálů. Seznámí se s vlastnostmi nových molekulárních funkcionálních systémů a jejich aplikačními možnosti v různých typech senzorů (fotosenzory, selektivní plynové senzory, biosenzory), optických a elektronických prvcích a přístrojích (organické solární články, elektroluminiscenční displeje a diody) a v dalších aplikacích (inteligentní povrchy, baterie, molekulární elektronika, nelineární optické prvky, atd.).
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program NPCP_CHCHTE magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program NKCP_CHCHTE magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1.-2. týden: Úvod do problematiky: nové molekulární materiály a jejich uplatnění ve spotřebním průmyslu, biomedicíně a high tech aplikacích; přehled současné situace na trhu - odvětví, produkty, materiály, důležité firmy, ekonomika, prognóza vývoje; nanotechnologie - situace v ČR a ve světě.
3.-4. týden: Struktura a vlastnosti nanomateriálů: základní definice a členění nanomateriálů; nanostrukturované materiály; molecular tailoring - cílená příprava molekulárních struktur pro konkrétní aplikace.
5.-6. týden: Technologie přípravy a metod studia nanomateriálů: technologie přípravy nanomateriálů; metody charakterizace nanomateriálů; metody charakterizace optoelektronických a senzorických vlastností; metody charakterizace procesů s vysokým časovým rozlišením.
7.-13. týden. Pokročilé aplikace molekulárních materiálů (rozsah jednotlivých témat bude stanoven rovněž s ohledem na témata aktuálních diplomových prací řešených studenty):
- senzory;
- biomateriály; možnosti výroby a využití biodegradabilních materiálů; aplikace biomolekul a biosystémů v nanotechnologiích;
- nanomedicína (nanostrukturní implantáty, bionanotechnologie, materiály pro cílené aplikace léčiv);
- energetické aplikace (organické solární články, termoelektrická konverze, LioN akumulátory);
- plošné mechanické aplikace (samočisticí povrchy, ochranné filtry, membrány, …);
- nanoelektronika; plošné optoelektronické aplikace.
3.-4. týden: Struktura a vlastnosti nanomateriálů: základní definice a členění nanomateriálů; nanostrukturované materiály; molecular tailoring - cílená příprava molekulárních struktur pro konkrétní aplikace.
5.-6. týden: Technologie přípravy a metod studia nanomateriálů: technologie přípravy nanomateriálů; metody charakterizace nanomateriálů; metody charakterizace optoelektronických a senzorických vlastností; metody charakterizace procesů s vysokým časovým rozlišením.
7.-13. týden. Pokročilé aplikace molekulárních materiálů (rozsah jednotlivých témat bude stanoven rovněž s ohledem na témata aktuálních diplomových prací řešených studenty):
- senzory;
- biomateriály; možnosti výroby a využití biodegradabilních materiálů; aplikace biomolekul a biosystémů v nanotechnologiích;
- nanomedicína (nanostrukturní implantáty, bionanotechnologie, materiály pro cílené aplikace léčiv);
- energetické aplikace (organické solární články, termoelektrická konverze, LioN akumulátory);
- plošné mechanické aplikace (samočisticí povrchy, ochranné filtry, membrány, …);
- nanoelektronika; plošné optoelektronické aplikace.