Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Nowa specjalność na kierunku technologia chemiczna
Kierownik specjalności:
Janusz Lewiński
Nanomateriały i nanotechnologia
http://lewin.ch.pw.edu.pl
Przesłanki do powołania nowej specjalności
Nanonauka i nanotechnologie to nie tylko moda, ale to realna szansa dla rozwoju nauki i gospodarki XXI w.
Ferrocene
1951-52 G. Wilkinson, E. O. Fischer (Nobel Prize 1963)
1955 Ziegler-Natta catalyst(Nobel Prize 1963)
1965 Wilkinson’s catalyst 1991 Grubbs catalyst(Nobel Prize 2005)
Chemistry in the 20th century: Molecular Systems
1951 – Turkevich???
Au NPs
2D ‐ Systems
3D – Systems
1D – Systems
Nanscience
At the turn of the 20th centuryFrom Molecular System to
Functional Materials
Specjalnośćmiędzywydziałowa – jednostki organizujące
Wydział Chemiczny Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej
Wydział Inżynierii Materiałowej
prof. dr hab. inż.
Janusz Lewiński
prof. dr hab. inż.
Sławomir Podsiadło
prof. dr hab.
Małgorzata Zagórska
prof. dr hab. inż.
Adam Proń
dr inż.
Wojciech Bury
prof. nzw. dr hab. inż.
Elżbieta Jezierskaprof. nzw. dr hab. inż.
Zbigniew Pakielaprof. dr hab. inż.
Małgorzata Lewandowska
prof. dr hab. inż.
Jerzy Bałdygaprof. nzw. dr hab. inż.
Tomasz Ciachprof. dr hab. inż.
Leon Gradońprof. dr hab. inż.
Eugeniusz Molga
Specjalnośćmiędzywydziałowa – jednostki organizujące
prof. dr hab.
I. Kulszewicz‐Bajer
Nanotechnologia jest dziedziną wybitnie multidyscyplinarną i wymaga zaangażowania specjalistów z różnych obszarów chemii oraz pokrewnych działów nauki. Konstruowanie nowoczesnych materiałów wymaga dużego doświadczenia w syntezie związków organicznych, nieorganicznych oraz koordynacyjnych jak również doskonałego warsztatu technik analitycznych, które pozwalają na pełną charakteryzację budowy otrzymywanych materiałów. Ponadto niezwykle istotne jest badania właściwości fizykochemicznych syntezowanych układów, tak aby dokonywaćszybkiej oceny przydatności uzyskanych materiałów i niezbędnych modyfikacji budowy komponentów dla poprawiania ich funkcji.
Podstawowe obszary badawcze specjalności N&N
Ramowy program zajęć – semestr 1.
I. Przedmioty obowiązkowe 150h
K1: Modelowanie procesów technologicznych (dr Jodzis, WCh) 15+15h
K2: Przemysłowe procesy katalityczne
(prof. Marczewski, prof. Pietrzykowski i prof. Floriańczyk, WCh) 30h
K3: Fizykochemia powierzchni (prof. Płocharski, WCh) 30h
K4: Chemia związków molekularnych i nanomateriałów (prof. Lewiński, WCh) 30h
HES: Prawo własności intelektualnej (15h) + Ekonomika gospodarki odpadami (15h) 30h
II. Przedmioty specjalnościowe 195 h
Zaawansowane metody badańmateriałów (prof. Jezierska, WIM) 30 h+45h
Nanokataliza i Nanokatalizatory (prof. Molga, WIChiP) 30h
Zaawansowane Materiały Organiczne i Węglowe (prof. Zagórska, prof. Kulszewicz‐Bajer) 30h
Fizykochemia koloidów (prof. Bałdyga, WIChiP) 30h
Nanomateriały Funkcjonalne w Zastosowaniach Inżynierskich (prof. Gradoń, WIChiP) 15h
Wykład obieralny** 15h
Laboratorium syntezy nanostruktur (WCh) / Projekt nanokatalizatory (WIChiP) 30+30(WCh)
Zaawansowane materiały nieorganiczne i nieorganiczno‐organiczne (dr Bury, WCh) 30h
Ramowy program zajęć – semestr 2.
I. Przedmioty obowiązkowe 210h
HES2: Materiały i cywilizacje (dr Królikowski, WCh) 30h
K4: Modelowanie molekularne i modelowanie obiektów fizykochemicznych 15+15h
Laboratorium przeddyplomowe 150h
II. Przedmioty specjalnościowe 165h+45h
Funkcjonalizacja Materiałów Nanostrukturalnych (dr Bury, WCh) 30h
Nanotechnologie (prof. Lewandowska, WIM) 30h
Nanomateriały (prof. Pakieła, WIM) 30h
Współczesne metody badańmateriałów (prof. Proń, WCh) 15+15h
Bionanotechnologie (prof. Ciach, WIChiP) 30h
Laboratorium Zaawansowanych Metod BadańMateriałów (prof. Jezierska, WIM) /
/ Zaawansowane Metody BadańMateriałów (dr Zelga, prof. Lewiński, WCh) 45h
Ramowy program zajęć – semestr 3.
I. Wykład specjalnościowy 15h
II. Seminarium dyplomowe 15h
III. Laboratorium dyplomowe 180h
IV.Przygotowanie pracy dyplomowej mgr 150h
*Laboratorium – przykłady jednostki laboratorium (5h) bloków tematycznych
•Laboratorium wytwarzania i charakteryzacji nanoproszków (Prof. Kunicki, WCh)
•Laboratorium metaloorganicznych prekursorów materiałów funkcjonalnych (dr Zelga, dr Bury, WCh)
•Laboratorium nieorganiczno‐organicznych polimerów koordynacyjnych (prof. Lewiński, WCh)
•Laboratorium syntezy kropek kwantowych ZnO (Prof. Lewiński, dr Zelga, WCh)
•Laboratorium bioinspirowanych materiałów funkcyjnych (Prof. Lewiński, WCh)
•Podstawy mechanochemii (dr Prochowicz, WCh)
•Laboratorium wytwarzania i charakteryzacji układów micelarnych, emulsji i liposomów (dr Wojciechowski, WCh)
•Laboratorium badań warstw monomolekularnych (dr Wojciechowski, WCh)
•Laboratorium pomiarów elektrokinetycznych w badaniach powierzchni (dr Wojciechowski, WCh)
•Elektrochemiczne i spektroelektrochemiczne badania polimerow skoniugowanych (Prof. Proń, dr Zagórska, WCh)
•Otrzymywanie i funkcjonalizacja nanokrystalicznych foto‐ i elektroluminescencyjnych (Prof. Proń, WCh)
•Synteza i badanie wybranych nanokryształów nieorganicznych związków połprzewodnikowych (Prof. Proń, WCh)
Nowoczesne materiały
Polimery przewodzące
Grafen
Organiczno‐nieorganiczne materiały porowate (MOFs)
Molekularne magnetyki
Nanocząstki metali
Nanocząstki półprzewodnikówCdSe, ZnO, GaN etc.
Organiczne Nieorganiczne
Przykładowe zastosowania nowoczesnych materiałów
Produkcja sensorów chemicznych Przechowywanie gazów i ogniwa paliwowe
Medycyna i diagnostyka Ogniwa słoneczne
Różnorodnośćmetod syntezy
Młynki kulowe
Reaktory solwotermalne
Reaktory mikrofalowe
Klasyczna synteza
Nanoszenie warstw epitaksjalnych
Linie próżniowe
Powszechnie stosowane techniki pomiarowe
Dyfraktometria monokryształów oraz proszkowa
Dynamiczne rozpraszanie światła
Mikroskopia Elektronowa
Spektroskopia NMRAnaliza porowatości
Synteza nanokryształów CdSe o kontrolowanych wymiarach
trioktylofosfina (TOP)
heksadecyloamina (HDA)T=250‐320°C
CdO + DDPAw roztworzeTOPO/HDA
kwas dodecylofosfonowy (DDPA)
P. Reiss, J. Bleuse, A. Pron Nano Lett. 2 (2002) 781
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
0 200 400 600 800
czas / s
śred
nica
nan
okry
ształu
/ nm
CdSeCdSe
Se w TOP
TOPO
Średnica nanokryształówzależy od czasu reakcji
trioktylofosfotlenek (TOPO)
Kropki kwantowe (QDs) – zastosowania
Ogniwa słoneczne Wyświetlacze: następcy AMOLED‐ów
Białe LED‐y
Dostarczanie leków
Diagnostyka
Biologia komórki
Nanosensory
Sorpcja wodoru
Separacjagazów
Sensory i luminescencja
Nośniki leków
Kataliza
Materiały mikroporowate – zastosowania
Mechanochemia
LAG, ~30 min
Proces mechanochemiczny syntezy 1D homochiralnego polimeru koordynacyjnego
D. Prochowicz, I. Justyniak, A. Kornowicz, T. Kaczorowski, Z. Kaszkur, J. Lewiński Chem. Eur. J., 2012, 18, 7367.
Alternatywne ścieżki syntezy MOF‐ów
J. Lewiński et. al. Patent and article in preparation
t = 20 hT = 100⁰C
Solwotermalna
Mecha
nochem
iczna
t = 5 minT =25⁰C