F7PBNTVNI - Tenké vrstvy a nanomateriálové inženýrství

Výuka bude vedena prezenčním způsobem, a bude rozdělena na přednášky a cvičení. K aktivizaci studentů budou sloužit krátké diskuse nad tématem přednášky či cvičení, a to jak na začátku tak v průběhu výuky. Na úvod cvičení budou realizovány krátké testy (5 min.) na ověření znalostí z předchozí hodiny, čímž vyučující získá zpětnou vazbu o znalostech studentů. V průběhu přednášek pak bude prováděno anketní dotazování na klíčové otázky vyučované problematiky, tak aby přednášející získal zpětnou vazbu, jak studenti dané problematice rozumí.

Pro výuku a zejména komunikaci mezi vyučujícími a studenty bude využíváno prostředí Moodle.

Podmínky zápočtu: absolvování cvičení, zpracování předložených cvičných dat.

Podmínky zkoušky: Zápočet v KOSu. Složení závěrečného zkouškového písemného testu. Test je složen z 5 otázek z probírané problematiky. Hodnocení dle ECTS, stupnice A-F.

1. Úvod. Mikrostruktury tenkých vrstev, mikrostruktury nanomateriálů.

2. Příprava povrchu pro procesy depozice filmů

3. Nukleace, růst filmu a mikrostrukturní vývoj, metody růstu nanomateriálů

4. Interakce mezi substrátem a vrstvou adheze, stresy, difúze mezi vrstvou a substrátem

5. Kontrola procesu depozice

6. Vlastnosti tenkých vrstev a nanomateriálů mechanické, elektrické, optické, magnetické, korozní vlastnosti

7. Aplikace tenkých vrstev a nanomateriálů biomedicína, optoelektronika, mikroelektronika, katalýza

1. Seznámení s laboratorním vybavením a bezpečnostními pravidly, základní principy práce s tenkými vrstvami a nanomateriály, diskuse o aplikacích a významu tenkých vrstev a nanomateriálů.

2. Mikrostruktury tenkých vrstev a nanomateriálů Pozorování a analýza mikrostruktur různých tenkých vrstev pomocí optické mikroskopie, simulace a modelování růstu mikrostruktur pomocí počítačových programů, diskuze o vlivu parametrů depozice na mikrostrukturu.

3. Příprava povrchu pro procesy depozice filmů Praktické ukázky čištění a aktivace povrchu substrátu, analýza vlivu přípravy povrchu na adhezi vrstvy.

4. Kontrola procesu depozice Praktické ukázky měření tloušťky vrstvy pomocí různých metod, analýza vlivu parametrů depozice na tloušťku a homogenitu vrstvy.

5. Nukleace, růst filmu a mikrostrukturní vývoj Simulace a modelování nukleace a růstu filmu, analýza vlivu parametrů depozice na růst vrstvy. Metody růstu nanomateriálů, praktické ukázky přípravy nanomateriálů pomocí různých metod, analýza morfologie a velikosti nanomateriálů pomocí mikroskopie.

6. Vlastnosti tenkých vrstev a nanomateriálů Měření mechanických vlastností tenkých vrstev, měření elektrických vlastností tenkých vrstev, analýza optických vlastností tenkých vrstev. Interakce mezi substrátem a vrstvou.

7. Aplikace tenkých vrstev a nanomateriálů Prezentace a diskuse o různých aplikacích tenkých vrstev a nanomateriálů, budoucnost tenkých vrstev a nanomateriálů.

Tento předmět poskytuje přehled o technologii a aplikacích tenkých vrstev a nanomateriálů. Studenti se seznámí s fyzikálními a chemickými procesy, které stojí za výrobou tenkých vrstev a nanomateriálů. Dále budou studovat mikrostruktury těchto materiálů a způsoby jejich růstu a charakterizace. Předmět zahrnuje i vývoj a charakterizaci vlastností tenkých vrstev, jako jsou mechanické, elektrické, optické, magnetické a korozní vlastnosti. Dalšími důležitými tématy jsou interakce mezi substrátem a vrstvou, hybridní a kombinované metody depozice. Na závěr se studenti seznámí s aplikacemi těchto materiálů v biomedicíně, optoelektronice, mikroelektronice a katalýze.

Povinná literatura:

[1] ZHANG, Sam, et al. Functional Thin Films Technology. Taylor & Francis Group, 2021. [online]. Dostupné z: https://ebookcentral.proquest.com/lib/cvut/detail.action?docID=6644853.

[2] MWEMA, Fredrick Madaraka, et al. Thin Film Coatings: Properties, Deposition, and Applications. Taylor & Francis Group, 2022. [online]. Dostupné z: https://ebookcentral.proquest.com/lib/cvut/detail.action?docID=6961146.

[3] KHAN, Tabrej, et al. Nanomaterials: the Building Blocks of Modern Technology: Synthesis, Properties and Applications. Springer, 2023. [online]. Dostupné z: https://ebookcentral.proquest.com/lib/cvut/detail.action?docID=30722142.

Doporučená literatura:

[1] Biological and ZHANG, Sam, ed. Biological and Biomedical Coatings Handbook: Applications. Taylor & Francis Group, 2011. [online]. Dostupné z: https://ebookcentral.proquest.com/lib/cvut/detail.action?docID=708939.

[2] PURI, N. K. Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications. Indie: Krishan Makhijani, 2021.

[3] ASLAM, Jeenat, et al., ed. Smart Biomimetic Coatings: Design, Properties, and Biomedical Applications. Elsevier Science & Technology, 2024. [online]. Dostupné z: https://ebookcentral.proquest.com/lib/cvut/detail.action?docID=31458667.

• Bakalářský studijní program Biomedicínské nanotechnologie (povinný předmět)