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

Garantující katedraCentrum nanotechnologiíKredity4
Garant předmětudoc. Ing. Jonáš Tokarský, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Jonáš Tokarský, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostvolitelný odborný
Ročník2Semestrletní
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení2020/2021
Určeno pro fakultyUSPUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
CAP01 prof. RNDr. Pavla Čapková, DrSc.
TOK006 doc. Ing. Jonáš Tokarský, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.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 úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40  20
        Zkouška Zkouška 60  30
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp 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 blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník 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