9360-0601/01 – Vrstevnaté nanomateriály (VN)
| Garantující katedra | Centrum nanotechnologií | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Gražyna Simha Martynková, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Gražyna Simha Martynková, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný typu B |
| Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2023/2024 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
V rámci předmětu je definováno názvosloví vrstvených materiálů, uvedena klasifikace a srovnání jednotlivých materiálů s ohledem na vlastnosti využitelné v aplikacích, zejména nanotechnologických. Hodnocení těchto materiálů je diskutováno jak z pohledu vyhodnocovacích analytických metod, tak zkušebních postupů vlastností a jejich modelů.
Vyučovací metody
Přednášky
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Předmět podává přehled atraktivních vrstvených materiálů, které jsou v drtivé většině odvozeny z 2D nanometrické základní vrstvy. Do velké sady anorganických vrstvených materiálů přidávám nové typy organických vrstvených materiálů. V oblasti anorganických materiálů dominují vdW materiály 2D materiály nebo iontové vazby. Patří sem uhlíkaté a hlinitokřemičité přírodní materiály, ale také syntetické hydrotalcity, nitridy a karbidy - MXeny, vrstvené sulfidy, selenidy, teluridy a oxidy nebo černý fosfor. V oblasti organických vrstvených materiálů dominují sítě MOF a COF. Variace v syntéze nebo exfoliaci na 2D materiály jsou zásadní pro každý typ pro získání požadovaných vlastností nanometrického 2D objektu a aplikace.
Povinná literatura:
Lim, K. R. G., Shekhirev, M., Wyatt, B. C., Anasori, B., Gogotsi, Y., & Seh, Z. W. (2022). Fundamentals of MXene synthesis. Nature Synthesis, 1(8), 601-614.
Rao, C. N. R., Ramakrishna Matte, H. S. S., & Maitra, U. (2013). Graphene analogues of inorganic layered materials. Angewandte Chemie International Edition, 52(50), 13162-13185.
Bergaya, F., & Lagaly, G. (2006). General introduction: clays, clay minerals, and clay science. Developments in clay science, 1, 1-18.
Geim, A. K. (2009). Graphene: status and prospects. science, 324(5934), 1530-1534.
Doporučená literatura:
Nicolosi, V., Chhowalla, M., Kanatzidis, M. G., Strano, M. S., & Coleman, J. N. (2013). Liquid exfoliation of layered materials. Science, 340(6139), 1226419.
Duong, D. L., Yun, S. J., & Lee, Y. H. (2017). van der Waals layered materials: opportunities and challenges. ACS nano, 11(12), 11803-11830.
Naguib, M., Mochalin, V. N., Barsoum, M. W., & Gogotsi, Y. (2014). 25th anniversary article: MXenes: a new family of two‐dimensional materials. Advanced materials, 26(7), 992-1005.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Laboratorní cvičení jsou povinné, každá úloha je dílčí protokol pro finální klasifikovaný protokol.
E-learning
Další požadavky na studenta
Nejsou žádné dodatečné požadavky na studenta.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Osnova předmětu
1. Klasifikace a nomenklatura vrstevnatých materiálů
2. Přírodní vrstevnaté (grafit a uhlíkaté materiály; fylosilikáty, bio-Kalcity)
3. 2D materiály a van der Waalsovy heterostruktury
a. (grafen, černý fosfor)
b. (hexagonální nitrid boru,)
4. 2D ternární chalkogenidy (sulfidy, selenidy a teluridy)
5. Xeny a Mxeny -vrstevnaté karbidy a nitridy
a. (Xeny s prvky poblíž uhlíku (B, Si, P, Ge a Sn))
b. (MXeny M přechodný kov, X je C nebo N, Tx)
6. Organické kovalentní sítě COF a MOF
7. Využití v dalších hybridních a kompozitních materiálech
8. Metody exfoliace pro vrstevnaté materiály
9. Metody syntéz depozicí
10. Charakterizace vrstevnatých materiálů
11. Testování užitných parametrů
12. Aplikace v elektronice, energetice a životním prostředí
13. Aplikace v medicíně a životním prostředí
NÁPLŇ CVIČENÍ:
Laboratorní cvičení bude probíhat ve čtrnáctidenních intervalech.
1. Úvod, seznámení s obsahem laboratorních cvičení a požadavky pro získání zápočtu, bezpečnost práce.
2. Exfoliace aluminosilikátů organickou látkou
3. Exfoliace grafitu kyselinami
4. Syntéza nitridu přechodových prvků.
5. Zabudování vrstevnatého nanoplniva do polymerní matrice.
6. Hodnocení analytickými metodami připravených materiálů.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.