78
Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie G. Groeseneken Programma direkteur 2 μ μ μm

Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Master Nanowetenschappenen Nanotechnologie

G. GroesenekenProgramma direkteur

2 µµµµm

Page 2: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Outline• Wat is Nanowetenschappen en Nanotechnologie ?

– Wat is het ?– Voorbeelden– Toepassingen

• Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie– Structuur en instroom– Overzicht vakkenclusters– Master thesis– Industriele stage

• Erasmus Mundus Master Nanoscience and Nanotechnology– Wat is het ?– Structuur– Kandidaatstelling

• Perspectieven

Page 3: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

The Vision or the dream ?The Classic Talk: “There’s Plenty of Room at the Bottom”Richard Feynman

Noble Prize Physics 1965

”The principles of physics do not speak againstthe possibility of maneuvering things atom byatom . It is not an attempt to violate any laws; itis something, in principle, that can be done; butin practice, it has not been done because we are too big”

”I want to build a billion tiny factories , models of each other, which are manufacturingsimultaneously, drilling holes, stamping parts, and so on.

Page 4: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Wat is Nanowetenschappen en Nanotechnologie ?

Nanowetenschappen= studie van fenomenen en manipulatie van materialen op atomaire, moleculaire en macromoleculaire schaal (nanometers), waar de eigenschappen significant verschillen van die op grotere schaal !

Nanotechnologie= toepassing van nano-effecten en nanomaterialen, structuren en –concepten in (nieuwe) devices, systemen en produkten

Page 5: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Nanotechnologie ?

Nanotechnologie:

= Methoden and tools voor de fabricage en/of het gebruikvan structuren op de nanometer schaal (1 to 100nm)

Influenza virus

100 nanometer (nm)

Atom

0.3 nanometer (nm)

NANOTECHNOLOGY

Page 6: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

What is Special at the Nanoscale?

• Reactivity ~ outside atoms (chemical reactivity)• Quantum properties change (optical properties different)• Material properties change (strength, conduction, magnetic…)• New materials by synthesis (1022) => nanotoxicity research!• Chemical decoration possible (“hooks” to bio)• …

A NEW FRONTIER TO BE DISCOVERED, ASSESSED AND APPLIED.

WILL IMPACT ALL INDUSTRIES

Nano

54 atoms

24 outside 36 outside

nm

Page 7: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Wat is Nanowetenschappen en Nanotechnologie

Nanowetenschappen = wetenschap van de kleine afmetingen (nm)QuantumfysicaScheikunde en biochemieBiologie en biofysicaMateriaalwetenschappenElektronica

Nanotechnologie = toepassingen van de kleine afmetingen (nm)Device en materiaalfysica

IC-ProcestechnologieOntwerpmethodologie voor nanoelektronicaNieuwe devices en sensoren

Bio-nanosystemen

Page 8: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Nanowetenschappen en nanotechnologie

Key = multidisciplinariteit – grensvlak van verschillende wetenschappelijke disciplines

Page 9: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

• “Top-down” nanofabricationImplementation of varioustechniques to remove, add orredistribute atoms or molecules in a bulk material to create a finalstructure.

• “Bottom-up” nanofabricationAtomic and molecular scale directedself-assembly to create larger scalestructures with engineered properties.

Nanofabrication Approaches: top-down vs bottom-up

Machined

Assembled

Page 10: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

AlSi,SiO2

Poly-SiSi3N4

TiSi2CoSi2TaSi2MoSi2WSi2

W

Cu, TiN

Low-k dielectrics

PZT, SBT

Metal gates

High-k dielectrics

?

1970 1980 1990 2000 2010

Ma t

eria

ls

TRENDS IN IC MATERIALS

Van micro- tot nanoelektronica

Top-down scalingLithografieNieuwe materialen

Page 11: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

YANO et al. , IEEE ED-41, 1628 (1994)

Single electron memory transistor

Source: Hitachi

Page 12: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Top-down vs. bottom-up approach

Nanowetenschappen Nanotechnologie

Microelectronica

ScheikundeBiologieAtomaire manipulatie

Top-down

Bottom-up

Moleculaire elektronicaOrganische elektronicaBioelektronicaNanoMEMSNanotechnologie

Page 13: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Spintronica

Semiconductordevices :

Lading=drager van informatie

Magnetische materialen :Spin is drager van

informatie

Nieuwe devicesNieuwe functionaliteitNieuwe toepassingen

Semiconductor-based spintronics• Spin in non-magnetic semiconductors

• Injection: Spin LED• … and detection: SpinFET

• (Ferro)magnetic semiconductors

Metal-based spintronics• Magnetic (bio-)sensors• MRAM • Spin torque oscillators• Magnetophotonics

"more than Moore"

"no more Moore"

Page 14: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Carbon Nanotubes, buckyballs, nanodraden

2 µµµµm

S

DG

First CNT transistor

R. Martel et al. Appl. Phys. Lett. 73 (1998) 2447.

Carbon Nanotubes

Nanowires

Buckyballs

CNT transistoren

Page 15: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Nano-Building Blocks

Diameter : 1 nm

Nanotubes100* steel strengthElectronics, medicine…

NanowiresTransistors, batteries, catalysts

Nano Particles

TiO2Anti-AdhesiveSun Screen…

H2 StorageMembranes

Filters(BASF)

Page 16: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Crystal structures of carbon

diamond graphite graphene carbon nanotube buckyballs

How to produce graphene?- Micromechanical cleavage (Geim group, Manchester, 2004)- Exfoliation of intercalated graphite- Si sublimation from SiC substrate (Walt de Heer group, Georgia Tech, 2004)

Page 17: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Graphene-based electronics ?

♦ Room temperature ballistic transistor- high mobility even for T=300K and high density

- vF ~ 106 m/s: large- low resistance contacts without Schotkky barrier

switching times < 10-13 s

♦ Logic applications- problem: minimal conductivity: σ σmin= 4e2/h ~ 1/6kΩ when n 0

- solution: bilayer graphene graphene ribbons: ∆E(eV) ~ αhvF/2d ~ 1/d(nm) : (d ~ 10 nm needed for T=300K operation)

BUT: high anisotropic etching is needed (zigzag ↔ armchair edges)

♦ Alternative route: graphene as a conductive sheet- graphene is stable up to nm size nm-size structuring

- SET (single-electron-transistor) circuity ?- SET: based on Coulomb blockade but now with resistive barriers

♦ Challenges- high-quality wafers for industrial applications (recent progress on epitaxial growth)

- control of individual features in graphene reproducibility

SEM

Au contacts

SiO2 /Si substrate

Graphene wireW=200nm

Page 18: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Convergence on the Nano-Scale…

cmµµµµmnm

BIOTECH

transistor

x109

NANOELECTRONICS

31n m31n m

40 µm

Fromherz

Page 19: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

ICT interfaces Bio at Nano-Scale…

© IMEC-HUJI 2003

electrical

action potential

chemical

neurotransmitter

ICT Interpretation-control-transmissionChip

Neuron

IMEC-VIBK.U.Leuven

AlzheimerParkinsonBrain ResearchNeuroprobes…

Page 20: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Convergence on the Nano-Scale…

cmµµµµmnm

BIOTECH

Nano Particles

NANOTECH

transistor

x109

NANOELECTRONICS

31n m31n m

Page 21: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Nanotechnology promising for health applications

Page 22: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Lab-on-a-Chip (IMEC Prostate Cancer Detection)

1

The PAMELA instrument….

2 3

EU PAMELA PROJECT

Source: IMEC

Micro FluidicsSilicon Chip Bio-Sensor

Page 23: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Applications

• "Nanotechnology is an area which has highly promising prospects for turning fundamental research into successful innovations. Not only to boost the competitiveness of our industry but also to create new products that will make positive changes in the lives of our citizens, be it in medicine, environment, electronics or any other field."

• (European Commissioner for Science & Research, JanezPotočnik)

Page 24: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Possible application area

• Smart materials

• Sensors• Nanoscale biostructures

• Energy capture and storage• Health

• Environmental• Nanoelectronics

• …• …

Page 25: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Will Impact all existing industries…

Other

Aerospace

Chemicals

Pharmaceuticals

Electronics

Materials

Nanotechnology related goods and services by 2010-2015

NSF Estimate: 1.1 Trillion $

Source: NSF/In Realis

Page 26: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Prototype of a Carbon Nanotube Colour Screen

Source : Samsung Corporation

Page 27: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

The IBM “millipede” : AFM tips for data storage

Page 28: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

21st Century ICT: The Post-PC era

Broadband WirelessPersonal Assistant

PolymerElectronics

Dissapearing ICT

15 more years of Moore and More than Moore…Before we reach quantum limits…

Smart Sensorsand Actuators

On the way to…

More Moore More Than Moore

WWW

Page 29: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Source : Koparka , Nanosys

.

Thin Flexible Photovoltaic Cells

Tiny solar cells can be printed onto flexible, very thinlight-retaining materials.

Until recently, photovoltaic cells were derived fromsilicon semiconductor technology. Recent research into improving the efficiency of PV cells has gone intopolymer materials. Plastic semiconductors are highlyflexible but inefficient, converting less than 6% of the energy landing on them.

Currently, researchers use nanocrystals made of leadsulfide, which can be “tuned” to absorb wavelenghtsfrom the red to the deep infrared. Combined withpolymer sensitive to green and blue light, nanocrystals can convert red and infrared light to energy the polymer can turn into electrical current.

Page 30: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Nanotechnology Applications in Automotive Industry

Page 31: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Nanotechnology Applications inAircraft Industry

Page 32: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Nanotechnology in future everyday life

Page 33: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Potential Applications in Nanotechnology

Page 34: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Meer informatie over nanotechnologie

• http://www.nanotechnologyfordummies.com/Resources.html

• http://www.viwta.be/files/Dossier2-VOLLDEF.pdf

• http://cordis.europa.eu/nanotechnology/

• ftp://ftp.cordis.europa.eu/pub/nanotechnology/docs/nano_brochure_en.pdf

• http://www.research.ibm.com/nanoscience/

• http://aspbs.com/jnn/

• http://www.royalsoc.ac.uk/landing.asp?id=1210

• http://www.nano.org.uk/

• http://www.nano.gov/

Page 35: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Outline• Wat is Nanowetenschappen en Nanotechnologie ?

– Wat is het ?– Voorbeelden– Toepassingen

• Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie– Structuur en instroom– Overzicht vakkenclusters– Master thesis– Industriele stage

• Erasmus Mundus Master Nanoscience and Nanotechnology– Wat is het ?– Structuur– Kandidaatstelling

• Perspectieven

Page 36: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie

• Nieuwe Master met cursussen uit drie verschillendefaculteiten– Wetenschappen: departementen Fysica en Scheikunde– Ingenieurswetenschappen: departementen Elektrotechniek en

Materiaalkunde– Bio-ingenieurswetenschappen– 3 Masters: Engelstalig traject, Nederlandstalig traject, Erasmus

Mundus

• Academiejaar 2007-2008– officiele start van interfacultaire Master– Instroom mogelijk vanuit de drie faculteiten– Diploma Master in de Nanowetenschappen en Nanotechnologie

Page 37: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Nanowetenschappen NanotechnologieToepassingen :

nieuwe componenten en sensorenelektronische- en opto-elektronische systemenmicrogolftechniekmicro-mechanische systemen en bio systemenzonnecellenbiomedische toepassingen (e.g. drug delivery)

Vaardigheden : materiaalkeuzeopbouw en ontwerp van structurenprocesbeheersingmanufacturing aspecten: betrouwbaarheid en yieldfundamentele wetenschappen

Studenten :interesse voor basiswetenschap en technologieinteresse voor nieuwe toepassingen in elektronicainteresse in multidisciplinair kennisveld

Page 38: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Kernmerken

• Multidisciplinair: op grensvlak van verschillendewetenschappelijke disciplines

• Sterke band met recente vernieuwingen en wetenschappelijk onderzoek op gebied van nanotechnologie (o.m. via IMEC)

• Toekomstgericht: grote verwachtingen voornanotechnologie op brede waaier van toepassingsgebieden

• Grote ruimte voor keuzevakken uit een groot aantaldisciplines

• Ook ethische en sociale aspecten van nanotechnologiekomen aan bod

Page 39: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

InstroomschemaHoofd-nevenrichting combinaties

Hoofd / neven bwk

X

Geo-mijnbouw (GMB)- X X X

Computerwetenschappen (CWS) X X X X

Elektrotechniek (ELT) X X X X X

Werktuigkunde (WTK) X X X X X X X

Materiaalkunde (MTK) X X X X X X

Chemische technologie (CHT) X X X X

Bouwkunde (BWK)

gmb cws elt wtk mtk cht tv bb

Instroom is mogelijk van 19 verschillende Bachelor combinatiesSommige combinaties vereisen volgen van aantal schakelvakken(voorzien binnen de Master)Andere combinaties zijn mogelijk mits extra stp buiten de Maser !

Page 40: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Tot

aal1

20 s

tpvo

or2

jaa r

3 Afstudeerrichtingen 60 stp

Structuur van de Master: 120 stp !Aanpassingsopleiding 15 stp

AVO (Algemeen Vormende Opleiding) 12 stp

Kernopleiding 36 stpMateriaalfysica en technologie voor nano-elektronica 6 stpChemie op nanometerschaal 6 stpTechnologie van geintegreerde systemen 6 stpNanogestructureerde bio-macromoleculen 6 stpMesoscopic physics 3 stpProjectwork Nanoscience or P&) Nanoelectronica 3 stpGevanceerde nano-elektronica componenten 3 stpCapita Selecta van de Nanowetenschappen en Nanotech nologie: 3 stp

Bio-ingenieurBurgerlijk Ingenieur Natuurwetenschappen

Specifieke opleiding15 stp

Cluster 1 of Cluster 2

Specifieke opleiding15 stp

Cluster 4

Specifieke opleiding15 stp

Cluster 5 of Cluster 6

Verbredende opleiding15 stp

Keuzevakken uit Clusters 3-7

(of 9 stp + Ind. Stage)

Verbredende opleiding15 stp

Keuzevakken uit Clusters 1-3, 5-7

(of 9 stp + Ind. Stage)

Verbredende opleiding15 stp

Keuzevakken uit Clusters 1-4, 7

(of 9 stp + Ind. Stage)

Master thesis30 stp

Master thesis30 stp

Master thesis30 stp

Page 41: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Clusters

Cluster 1 – Device implementatie

Cluster 2 – Electronica 1

Cluster 3 – Electronica 2

Cluster 4 – Bionanotechnologie

Cluster 5 – Nanochemie

Cluster 6 – Nanofysica

Cluster 7 – Materialen

Cluster 8 – Biologische systemen

Ingenieurs

Wetenschappen

Bio-ingenieurs

Page 42: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Nederlandstalige en Engelstalige Master

Nederlandstalig traject met een Nederlandstalig diploma- bevat een deel Engelstalige vakken- meeste kernvakken zijn enkel in het Engels beschikbaar

Engelstalig traject met een Engelstalig diploma- vooral Engelstalige vakken- minder aanbod van Engelstalige AVO’s

Erasmus Mundus Master (zie later)- uitsluitend Engelstalige vakken- studenten studeren een jaar aan andere universiteit- studenten krijgen twee diploma’s

Page 43: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Aanpassingsopleiding (15 stp)Basisvakken die nodig zijn om de kernvakken te kunnenvolgen, aanvulling op bachelor

• Semiconductor devices 3 stpHeremans/Groeseneken

• Elektronische basisschakelingen 3 stpSansen

• Structure, synthesis and cellular 3 stpfunction of macromoleculesVanderleyden

• Semiconductor Physics 3 stpMaes

• Quantum physics 3 stpF. Denef

• Atoomtheorie, chemische periodiciteit 3 stpen chemische bindingCreemers

Page 44: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

AanpassingsopleidingAtoom theorie, chemische periodiciteit en chemische binding (H06O1A)

Elektronische basisschakelingen (H01M3A)

Semiconductor devices (H06F0A)

Quantum physics (H06E2A)

Structure, synthesis and cellular functions of bio-macromolecules H06F6A)

Semiconductor Physics (H06E2A) Totaal

Major ELTELT-cws X X X X 12STPELT-mtk X X 6STPELT-wtk X X X X 12STPELT-bb X X X 9STPELT-tv X X X 9STPMajor MTKMTK-cht X X X X X 15STPMTK-elt X X X 9STPMTK-gmb X X X X X 15STPMTK-wtk X X X X X 15STPMTK-bb X X X X X 15STPMTK-tv X X X X X 15STPMajor CHTCHT-mtk X X X X X 15STPCHT-wtk X X X X X 15STPCHT-bb X X X X X 15STPCHT-tv X X X X X 15STPMinor ELT (en niet major MTK, CHT)CWS-elt X X X X X 15STPWTK-elt X X X X X 15STPminor mtk (en niet major ELT, CHT)WTK-mtk X X X X X 15STPminor cht (en niet major ELT, MTK)WTK-cht X X X X X 15STPBachelor Physics X X X X 12 STPBacelor Chemistry with no minor physics X X X X 12 STPBachelor Chemistry/minor physics X X X 9 STPBachelor Biology X X X X 12 STPBachelor Bio-Engineering X X X X 12 STPBachelor Biochemistry and Biotechnology X X X X 12 STP

Page 45: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Kernopleiding (36 stp)Alle studenten volgen alle kernvakken

1st sem

• Material physics and technology 6 stpfor nanoelectronicsHoussa

• Nanostructured bio-macromolecules 6 stpEngelborghs

2nd sem

• Technology of integrated systems 6 stpMertens/Declerck

• Chemistry at the nanometer scale 6 stpDe Feyter

• Project work Nanoscience or P&O nanoelectronics 3 stpStesmans/Van Hoof

• Lectures on Nanoscience and 3 stpnanotechnologyMaes

3rd sem

• Advanced nanoelectronic components 3 stpVan Rossum

• Mesoscopic Physics 3 stpMoshchalkov

Page 46: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Algemeen Vormende Opleiding (12 stp)

Een totaal van 12 stp te kiezen uit ruim aanbod van algemeen vormende vakken

• Initiatie tot ondernemen

• Engels in technische bedrijfsomgeving

• Frans in technische bedrijfsomgeving

• Recht van Intellectuele eigendom

• Bouwrecht

• ICT-recht

• Economische aspecten van de energie

• Plichtenleer van de ingenieur

• Projectmanagement

• Psychologische en sociale aspecten van de bedrijfsleiding

• Expressievaardigheid in de technische bedrijfsomgeving

………

Page 47: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Cluster 1: Device implementatie (15 stp)

Cluster 1 kan worden gekozen als een van de specifieke clusters voor

de afstudeerrichting Burgerlijk Ingenieur (indien gekozen zijn allevakken verplicht, zoniet zijnhet keuzevakken

2nd Sem

• Models and technology for 3 stpelectronic and opto-electronic systemsP. Heremans

3rd Sem

• RF aspects of integrated 3 stpcomponents and circuitsD. Schreurs

• Microsystems and sensors 3 stpR. Puers

4th Sem

• Reliability and yield of 3 stpintegrated componentsG. Groeseneken

• Physical materials characterization 3 stptechniques for electronic devicesW. Vandervorst

Page 48: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Cluster 2: Electronica 1 (15 stp)

Cluster 2 kan worden gekozen als een van de specifiekeclusters voor de afstudeerrichting Burgerlijk Ingenieur (indiengekozen zijn alle vakken verplicht, zoniet zijn het keuzevakken)

1st Sem

• Transistor models and electronic circuits 6 stpP. Reynaert

3rd Sem

• Design of digital circuits 6 stpW. Dehaene

• Computer architectures 3 stpW. Dehaene

Page 49: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Cluster 3: Electronica 2 (15 stp)

Cluster 3 kan enkel worden gekozen alsverbredende opleiding (alle vakken zijnkeuzevakken)

• Analoge bouwblokken voor 6 stpsignaalverwerkingGielen

• Computergesteund analoog 3 stpIC-ontwerpGielen

• Ontwerp van analoge 6 stpgeintegreerde schakelingenSteyaert

Page 50: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Cluster 4: Bionanotechnologie (15 stp)

Cluster 4 kan worden gekozen als een van de specifieke clusters voor de afstudeerrichting Bio-ingenieur (indien gekozen zijn alle vakken verplicht, zoniet zijn het keuzevakken)

Sem 2

• Biosensors and bioelectronics 3 stpLammertijn

• Nanobiology 3 stpVanderleyden/Hofkens

Sem 3

• Biomachines and biomimetics 3 stpDe Baerdemaeker

Sem 4

• Micro and nanofluidics 6 stpNicolai/Lammertijn

Page 51: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Cluster 5: Nano-chemie (15 stp)Cluster 5 kan worden gekozen als een van de specifieke clusters voor de afstudeerrichting Natuurwetenschappen (indien gekozen zijn alle vakkenverplicht, zoniet zijn het keuzevakken)

1st Sem

• Physical chemistry of polymers 3 stpE. Nies

2nd Sem

• Electronic structure of molecular materials 3 stpL. Chibotaru

3rd Sem

• Nanostructure determination viaelectromagnetic radiation 3 stpVan Meervelt/Goderis

• Photophysics and photochemistry of 3 stpmolecular materialsM. Van der Auweraer

• Electrochemical methods of 3 stpInorganic ChemistryE. Mathijs

Page 52: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Cluster 6: Nano-physics (15 stp)Cluster 6 kan worden gekozen als een van de specifieke clusters voor de afstudeerrichting Natuurwetenschappen (indien gekozenzijn alle vakken verplicht, zoniet zijn het keuzevakken)

2nd Sem

• Scanning probe microscopy 3 stpC. Van Haesendonck

3rd Sem• Optical properties of solids 3 stp

G. Borghs

4th Sem

• Computational methods in solid state physics 3 stpS. Cottenier/L. Chibotaru

• Magnetic resonance 3 stpA. Stesmans

• Advanced electron transport 3 stpM. Houssa

Page 53: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Cluster 7: Materialen (15 stp)

Cluster 7 kan enkel worden gekozen als verbredendeopleiding (alle vakken zijn keuzevakken)

• Advanced ceramic processing and case studies 3 stpVleugels

• Oppervlakte technologie 3 stpCelis

• Functional properties 3 stpVan der Biest

• Hoogdisperse materialen: chemie en synthese 3 stpMartens

• Materials characterization techniques 3 stpSeo/De Wolf

• Chemistry and characterization of surfaces 3 stpand thin filmsDe Gendt

Page 54: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Cluster 8: Biologische systemen (15 stp)Cluster 8 kan enkel worden gekozen als verbredendeopleiding (alle vakken zijn keuzevakken)

Sem 1

• Bio-response measurements 3 stpand process controlD. Berckmans

• Physical chemistry of biological systems 6 stpY. Engelborghs

• Biomechanics and tissue engineering 3 stpVan Oosterwyck

Sem 2

• System physiology 3 stpG. Bultynck

• Biophysics of Membranes 3 stpTalavera Pérez Karel

Page 55: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

P&O (Practical design, cluster 1)

Doel : een praktische micro/nano-systeemdesign cyclus (specs, why, how, implementation, test) in een beperkttijdsbestekl– “System” = combinatie van

sensors/actuators, microelektronica, embedded intelligence en verpakking

– “micro/nano” = nadruk ligt op miniaturisatie beneden een gegevenplatform

Opdracht = design, implement en test eenfunctionele sensor voor een draadloze sensor node

= combinatie van analoog, digitaal, draadloos, sensing, integratie, power generatie en opslag, packaging, ….

Page 56: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Master proef

• master thesis project is bedoeld om de student in contact te brengen met een multidisciplinaireonderzoeksomgeving

• student zal een relevant onderzoeksprojectworden toegewezen

• Master thesis gebeurt in nauwe samenwerkingmet doctoraatsstudenten, postdocs en professoren.

• Onderzoeksproject wordt afgesloten met eenpublieke presentatie van de Master Thesis.

Page 57: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Industriele stage

• Studenten kunnen 6 stp van de verbredendeopleiding vervangen door een industriele stage

• 9 overblijvende studiepunten als keuzevakkenuit de verschillende clusters

• Industriele stage loopt tijdens zomermaanden naeerste Masterjaar

Page 58: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Meer informatie

http://www.kuleuven.be/nanotechnologie

Page 59: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Outline• Wat is Nanowetenschappen en Nanotechnologie ?

– Wat is het ?– Voorbeelden– Toepassingen

• Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie– Structuur en instroom– Overzicht vakkenclusters– Master thesis– Industriele stage

• Erasmus Mundus Master Nanoscience and Nanotechnology– Wat is het ?– Structuur– Kandidaatstelling

• Perspectieven

Page 60: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Erasmus Mundus Master

Samenwerking tussen 4 Europese topuniversiteitenTUDelft/Leiden, Chalmers University, TUDresden, KULeuven

Page 61: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Erasmus Mundus Master

• Nieuwe Europese Master over de disciplines van de vier

partneruniversiteiten

• Programma is volledig Engelstalig

• KU Leuven is de coordinator van de Master

• Officieel gestart in academiejaar 2005-2006

• Studenten studeren telkens 1 jaar aan een van de

partneruniversiteiten

• Studenten ontvangen twee diploma’s: een van elke

universiteit waar werd gestudeerd !

• KUL-EMM programma is een subset van de KUL Master

• Aanvragen moeten ingediend worden voor 1 juni

• EMM Master coordinator: Prof. Guido Groeseneken

Page 62: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Structuur van de Master

Tot

aal1

20 s

tpvo

or2

jaa r

Introductory courses (max 12 ects – Leuven)

Non-technical courses (9 ects - Leuven)

Nanotechnology

(Delft/Chalmers)

Nanoscience

(Delft/Chalmers)

Biophysics

(Delft/Dresden)

Major courses

(15 - 33ects)

Master thesis30 ects

Bio-nano-technology

(Dresden)

Lecture series (3 ects - all)

Electivebroadening

courses(15 ects)

Core courses (30 ects- Leuven)

4 Majors

Major courses

(15 - 33 ects)

Master thesis30 ects

Electivebroadening

courses(15 ects)

Master thesis30 ects

Electivebroadening

courses(15 ects)

Master thesis30 ects

Electivebroadening

courses(15 ects)

Major courses

(15 - 33 ects)

Major courses

(15 - 33 ects)

Page 63: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Chalmers

TU Dresden

Delft/Leiden

K.U.Leuven

BionanotechBiophysics NanoscienceNanotechMajor themes per university

Electives preparing for 2 nd year

Electives preparing for 2 nd year

Delft/LeidenDelft/Leiden

ChalmersChalmers

DresdenDresden

18 e.c. mandatory6 e.c. Nanotech/ Nanoscience

EMM-Nano major electives: 1 st year

12 e.c. Nanotech +12 e.c. Nanoscience

12 e.c. mandatory12 e.c. Nanoscience/nanotech

Page 64: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

EMM-Nano courses: 1e jaar aan KUL

Introductory Courses (≤ 12 stp)Semiconductor Physics (3 stp)Semiconductor Devices (3 stp)

Macromolecules (3 stp)Quantum Physics (3 stp)

Introductory Courses (≤ 12 stp)Semiconductor Physics (3 stp)Semiconductor Devices (3 stp)

Macromolecules (3 stp)Quantum Physics (3 stp)

Core Courses (24 stp)

Materials Physics and Technology for Nanoelectronics (6 stp)

Chemistry at nanometer schale (6 stp)Technology of Integrated systems (6 stp)

Nano-structured bio-macromolecules (6 stp)Mesoscopic Physics (3 stp)Projectwork nanoscience or

Practical design Nanoelectronics (3stp)

Core Courses (24 stp)

Materials Physics and Technology for Nanoelectronics (6 stp)

Chemistry at nanometer schale (6 stp)Technology of Integrated systems (6 stp)

Nano-structured bio-macromolecules (6 stp)Mesoscopic Physics (3 stp)Projectwork nanoscience or

Practical design Nanoelectronics (3stp)

Non-technical electives (9 stp)Economics of information systems

Innovation managementTotal quality management

Dutch for foreigners (obligatory)

Non-technical electives (9 stp)Economics of information systems

Innovation managementTotal quality management

Dutch for foreigners (obligatory)

Courses preparing for 2 nd year

(total 18 -30 stp)

Courses preparing for 2 nd year

(total 18 -30 stp)

Page 65: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

EMM-Nano keuzevakken KULNanotechnology (Major and minor)

RF-aspects of integrated components and circuitsSchreurs

Models and technology of electronic and optoelectronic devicesHeremans

Reliability and yield of integrated componentsGroeseneken

Physical Materials characterization for el. DevicesVandervorst

Practical design for micro-and nanoelectronic systemsVan Hoof

Design of digital integrated systemsDehaene

Analog blocks for signal processingGielen

Microsystems and sensorsPuers

Advanced nano-electronic componentsVan Rossum

Page 66: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

EMM-Nano keuzevakken KULNanotechnology (Major and minor)

Transistormodels and electronic circuits - W. Sansen

Computer architectures - R. Belmans

Computer aided analog design - G. Gielen

Design of analog integrated circuits - M. Steyaert

Advanced ceramic processing and case studies - J. Vleugels

Coatings and surface engineering - J.P. Celis

Functional properties - O Van der Biest

Synthesis and chemistry of highly divided solid materials - J. Martens

Materials characterization techniques - L. Froyen

Multiscale transport phenomena in biosystems - B. Nicolai

Page 67: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

EMM-Nano keuzevakken KUL

Nanoscience (major and minor)Photophysics and photochemistry of molecular materialsVan der Auweraer

Synthetic Aspects of Heterocyclic and Supramolecular chemistryDehaen

Mesoscopic pysicsMoschalkov

Physical chemistry of polymersNies

Electrochemical methods of inorganic chemistryNN

Computational methods in solid state physicsCottenier/Chibotaru

Electronic structure of molecular materialsChibotaru

Scanning probe microscopyVan Haesendonck

CrystallographyVan Meervelt/Goderis

Magnetic resonanceStesmans

Page 68: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

EMM-Nano electives

Bio-systems (only as minor)

Bio-response measurements and process controlD. Berckmans

Sensor technology and bioelectronicsJ. Lammertyn

System fysiologyG. Bultynck

Fysicochemistry of biological systemsY. Engelborghs

Page 69: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Toelating en kandidaatstelling

• Toegelaten zijn Bachelors in Physics en in anderedomeinen van wetenschappen en engineering (Chemistry, Biochemistry, Electrical Engineering, Materials Science)

• Application deadline is 1 Februari voor niet-EEA studenten en 1 juni voor EEA studenten.

• Selectie gebeurt door EMM board op basis van relevante achtergrond, kwaliteit van de student tijdens Bachelors, kennis van het Engels

• K.U.Leuven online application form kan wordengedownload van de website

Page 70: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

May workshop– Annual meeting of all students and

coordinators in Leuven

– Give practical information about the program to ALL students

– Feedback from the students about the program and the curriculum

– 1st year students give presentation on their experiences to their collegues to prepare the switch

– 2nd year students present results of their thesis

– Informal occasion to gather together and fraternize or sisternize…

2008

http://www.emm-nano.org/workshopmay08.ht

m

2007

Page 71: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Meer informatie

http://www.emm-nano.org/

Page 72: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Outline• Wat is Nanowetenschappen en Nanotechnologie ?

– Wat is het ?– Voorbeelden– Toepassingen

• Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie– Structuur en instroom– Overzicht vakkenclusters– Master thesis– Industriele stage

• Erasmus Mundus Master Nanoscience and Nanotechnology– Wat is het ?– Structuur– Kandidaatstelling

• Perspectieven

Page 73: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Source : Red Herring, May 2002

Nanotechnology de volgende technology-wavevoor de 21e eeuw ?

Page 74: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Nanotechnology-related Patents(1990 – 2003)

Page 75: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Government Nanotechnology R&D Investments (1997 - 2005)

Page 76: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Job perspectieven- Jobs waar multidisciplinariteit een noodzaak is !

- Bedrijven die actief zijn op het grensvlak van de verschillende disciplines/wetenschappen

Micro en nano-technologie voor de ICT sectorEquipment en materialen voor elektronicaNieuwe materialenVoedsel- en milieutechnologieEnergieTransport (car, aircraft, space)Micro- en nanochemieBiologische en biomedische sector

- Nieuwe bedrijven/spinoffs- Research en ontwikkeling

Page 77: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

Bedrijven

Page 78: Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie · • Master Nanowetenschappen en Nanotechnologie ... Single electron memory transistor Source: Hitachi. Top-down vs. bottom-up approach

? Future Perspectives ?