9360-0152/02 – Molekulární a supramolekulární nanostroje (MOLNM)

Garantující katedra	Centrum nanotechnologií	Kredity	4
Garant předmětu	doc. Ing. Jonáš Tokarský, Ph.D.	Garant verze předmětu	doc. Ing. Jonáš Tokarský, Ph.D.
Úroveň studia	pregraduální nebo graduální	Povinnost	volitelný odborný
Ročník	2	Semestr	letní
		Jazyk výuky	angličtina
Rok zavedení	2010/2011	Rok zrušení	2020/2021
Určeno pro fakulty	USP	Určeno pro typy studia	navazující magisterské

Výuku zajišťuje
Os. čís.	Jméno	Cvičící	Přednášející
CAP01	prof. RNDr. Pavla Čapková, DrSc.
TOK006	doc. Ing. Jonáš Tokarský, Ph.D.

Rozsah výuky pro formy studia
Forma studia	Zp.zak.	Rozsah
prezenční	Zápočet a zkouška	2+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Student bude schopen: definovat pojem nanostroj klasifikovat a charakterizovat různé typy nanostrojů diskutovat metody ovládání nanostrojů a kontroly jejich pohybu charakterizovat základní pojmy z oblasti supramolekulární chemie, chemie komplexů a molekulární topologie predikovat vlastnosti nanostrojů na základě jejich struktury diskutovat principy syntéz nanostrojů demonstrovat vhodné typy nanostrojů pro specifické aplikace

Vyučovací metody

Přednášky
Semináře
Individuální konzultace

Anotace

Tento předmět seznamuje studenta s problematikou nanostrojů - relativně novou a stále se rozvíjející oblastí nanotechnologií. Je představen netradiční pohled na molekulární a supramolekulární struktury ve smyslu jejich vlastností a funkčnosti a dosavadní znalosti studentů z chemie a fyziky nanomateriálů jsou v tomto předmětu dále rozšířeny s cílem pochopit principy nanostrojů a metody kontroly jejich cíleného pohybu. V rámci předmětu je představena široká škála nanostrojů, od jednoduchých syntetických funkčních komponent až po složité nanostroje na bázi syntetických i přírodních supramolekulárních struktur. Diskutovány jsou rovněž první praktické aplikace nanostrojů. Seminář je doplněn mnoha ukázkami z odborné literatury.

Povinná literatura:

GÓMEZ-LÓPEZ, M. and J.F. STODDART. Chapter 3 – Molecular and supramolecular nanomachines. NALWA, H.S. Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology: Volume 5. San Diego: Academic Press, 2000, pp. 225–275. ISBN 978-0-12-513760-7. BENNISTON, A. C. and P. R. MACKIE. Chapter 4 – Functional nanostructures incorporating responsive modules. NALWA, H.S. Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology: Volume 5. San Diego: Academic Press, 2000, pp. 277-331. ISBN 978-0-12-513760-7. MULLER, A.W.J. Were the first organisms heat engines? A new model for biogenesis and the early evolution of biological energy conversion. Progress in Biophysics and Molecular Biology. 1995, vol. 63, no. 2, pp. 193-231. DOI: 10.1016/0079-6107(95)00004-7.

Doporučená literatura:

DREXLER, K.E. Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. 2nd ed. New York: Anchor Press, 1987. ISBN 978-0385199735. WANG, J. Nanomachines: Fundamentals and Applications. 1st ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2013. ISBN: 978-3-527-33120-8. BALZANI, V., A. CREDI and M. VENTURI. Molecular devices and machines. Nano Today. 2007, vol. 2, no. 2, pp. 18-25. DOI: 10.1016/S1748-0132(07)70055-5. SAUVAGE, J.P., J.P. COLLIN, S. DUROT, J. FREI, V. HEITZ, A. SOUR and C. TOCK. From chemical topology to molecular machines. Comptes Rendus Chimie. 2010, vol. 13, no. 3, pp. 315-328. DOI: 10.1016/j.crci.2009.10.008. SEEMAN, N.C. From genes to machines: DNA nanomechanical devices. Trends in Biochemical Sciences. 2005, vol. 30, no. 3, pp.119-125. DOI: 10.1016/j.tibs.2005.01.007.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

E-learning

Další požadavky na studenta

Pro tento předmět nejsou stanoveny další požadavky na studenta.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Elektronové vlastnosti molekulových systémů. Základy molekulární spektroskopie, Jablonského diagram, absorpce, vibrační relaxace, vnitřní konverze, fosforescence, fluorescence, optická aktivita. 2. Konformační změny a stabilita molekulárních struktur. Fotochemicky a elektrochemicky indukované změny konformace. Interkonverze mezi dvěma konformery - rotace funkčních skupin, molekulární spínače, molekulární rotory, molekulární brzdy. Využití azobenzenů jako molekulárních spínačů. Fotochromní chování spiropyranů. 3. Funkční jednotky na bázi supramolekulárních systémů. Fotoindukované spínače na bázi komplexů crown etherů s azobenzeny a alkalickými kovy. Fluorescence molekulových komplexů. Elektrochemicky kontrolované supramolekulární spínače. Fotoindukované supramolekulární spinače. pH-kontrolované supramolekulární spínače. 4. Organo-anorganické hybridní nanostruktury jako funkční jednotky. Opticky aktivní molekuly ukotvené na vrstevnatých silikátech. Změny spektrálních charakteristik molekul barviv ukotvených na anorganických substrátech. Nano-reaktory založené na interkalovaných vrstevnatých silikátech.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2014/2015 zimní semestr)

Název úlohy	Typ úlohy	Max. počet bodů (akt. za podúlohy)	Min. počet bodů	Max. počet pokusů
Zápočet a zkouška	Zápočet a zkouška	100 (100)	51
Zápočet	Zápočet	40	20
Zkouška	Zkouška	60	30	3

Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rok	Program	Obor/spec.	Forma	Jazyk výuky	Konz. stř.	Ročník	Typ povinnosti
2019/2020	(N3942) Nanotechnologie	(3942T001) Nanotechnologie	P	angličtina	Ostrava	2	volitelný odborný	stu. plán
2018/2019	(N3942) Nanotechnologie	(3942T001) Nanotechnologie	P	angličtina	Ostrava	2	volitelný odborný	stu. plán
2017/2018	(N3942) Nanotechnologie	(3942T001) Nanotechnologie	P	angličtina	Ostrava	2	volitelný odborný	stu. plán
2015/2016	(N3942) Nanotechnologie	(3942T001) Nanotechnologie	P	angličtina	Ostrava		volitelný odborný	stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název bloku	Akademický rok	Forma studia	Jazyk výuky	Typ bloku	Vlastník bloku
USP	2018/2019	prezenční	angličtina	volitelný odborný	USP - Univerzitní studijní programy	stu. blok
USP	2017/2018	prezenční	angličtina	volitelný odborný	USP - Univerzitní studijní programy	stu. blok
USP	2016/2017	prezenční	angličtina	volitelný odborný	USP - Univerzitní studijní programy	stu. blok
USP	2015/2016	prezenční	angličtina	volitelný odborný	USP - Univerzitní studijní programy	stu. blok

Hodnocení Výuky

2015/2016 letní