Students will be able to:

• discuss basic examples of nano and microstructured materials application;

• evaluate contribution of nanosize of a material to its properties.

Studenti budou umět:

Uvést základní příklady aplikací nano a mikrostrukturovaných materiálů.

Zhodnotit přínos nanorozměru částic materiálu k jeho celkovým vlastnostem.

A: Hornyak G.L., Dutta J., Tibbals H.F., Rao A.K.: Introduction to Nanoscience, CRC Press (2008), ISBN 978-1420048056.

A: Hunter R.J.: Introduction to Modern Colloid Science, Oxford Univ. Press (1993), ISBN 0198553870

D: Hornyak G.L., Dutta J., Tibbals H.F., Rao A.K.: Introduction to Nanoscience, CRC Press (2008), ISBN 978-1420048056.

D: Hunter R.J.: Introduction to Modern Colloid Science, Oxford Univ. Press (1993), ISBN 0198553870

Lectures

Přednášky

Exam test

Zkouška formou testu

1. What does "Engineering" mean? What is difference between engineering and terms "science" and "technology"? Achivements of engineering and chemical enginnering in last 100 years. Profit from nanotechnology. Dependence of physical and chemical properties on the size of nanoobjects.

2. Nano-sized interactions: interactions in metal, between ions in a solution and crystals, covalent bonds, hydrogne and halogen bonds, polar interaction, Van der Waals forces.

3. Colloids. Selected force interaction at nano and microscale. Hydrophobic and hydrophilic interactions, surfactants, micelles. Non-wettable rough surfaces ("lotus plant" effect), Moira fiber, air permeable hydrophobic plymers. Clasification of disperse systems (e.g. aerosols, emulsion, foams).

4. Computer simulation for nano and microtechnology. Basic concepts.

5. Quantum confinement and optical properties at nanoscale. Light scattering on particles (e. g. red twilight sky), iridiscence (e. g. butterfly wings, pearls). Properties of thin layers and nanoobjects. Photovoltaics. Supercapacitors.

6. How to get to Nano? Bottom-up and top-down approaches. Micro and nanopreparation. Litography. Thin-layered sensors.

7. A cell and its environment. Biomembranes and biofibers.

8. Scanning probe microscopy as a key to unlock secrets of the nanoworld. Nanoanalysis, nanomanipulation, nanolitography. AFM.

9. Tools for genomics and proteomics. DNA chips. Lab-on-a-chip concept.

10. Nanoparticles - good servants or bad masters? Monitoring of nanoparticles and nanofibers in environment, natural and artificial aerosols. The story of asbest, effect of the nanoparticle shape on interaction with a tissue and cells. Aerosol filtration and inhalation.

11. Analysis using nanoparticles, analysis of nanoparticles. Surface plasmon resonance in colloid systems and on nanostructured surfaces. Magnetic nanoparticles for separation. Overview of techniques for nanoparticle analysis (electron microscopy SEM and TEM, light scattering, electrophoresis, AFM).

12. Preparation of disperse systems. Emulsification, electro-sputtering, electro-spinning, preparation of nanoparticles in flame. Nanoparticles and nanofibers. Stability of emulsion. Pastis.

13. Technical applications of nanotechnology. Nano-porous materials (adsorbents, molecular sieves). Development of Li-ion electric cells. Non woven fabrics from nanofibers. Icecream.

14. Nanomedicine for your sore. Introduction to nanomedicine. Therapeutic properties of micro and nanoparticulated drugs. Targeted drug delivery. Photodynamic therapy of cancer. Nanostructured surfaces for tissue engineering.

1. Co to je inženýrství? Jak se liší inženýrství od vědy a technologie? Úspěchy inženýrství a chemického inženýrství za posledních 100 let. Co nového přináší nanotechnologie? Závislost fyzikálních a chemických vlastností na velikosti nanoobjektů.

2. Nano-skopické silové interakce: kovové interakce, iontové interakce v roztocích a krystalech, kovalentní vazby, vodíkové a halogenové můstky, polární interakce, van der Waalsovy síly.

3. Koloidy. Vybrané silové interakce v nano a mikro měřítku. Hydrofobní a hydrofilní interakce, surfaktanty, micely. Nesmáčivé drsné povrchy (efekt lotosového listu), vlákno Moira, paropropustné hydrofobní polymery. Klasifikace dispersních systémů (např. aerosoly, emulze, pěny).

4. Počítačové modelování pro nano a mikrotechnologie. Základní koncepty.

5. Kvantové a optické na nanoměřítku. Rozptyl světla na částicích (např. červánky na obloze), iridiscence (např. motýlí křídla, perly). Vlastnosti tenkých vrstev a nanoobjektů. Fotovoltaické články. Superkapacitory.

6. Kudy do nanosvěta? Cestou bottom-up, top-down. Mikro a nanofabrikace. Litografické techniky. Tenkovrstvé sensory.

7. Buňka a její mikrosvět. Biologické membrány a vlákna.

8. Metody se vzorkovací sondou jako klíč ke dveřím do nanosvěta. Nanoanalýza, nanomanipulace a nanolitografie. AFM.

9. Nástroje pro genomiku a proteomiku. DNA čipy. Koncept Lab-on-a-chip.

10. Nanočástice - drobrý sluha, nebo zlý pán? Monitorování nanočástic a nanovláken v životním prostředí, přírodní a umělé aerosoly. Příběh azbestu, vliv tvaru nanočástice na interakce s tkáněmi a buňkami. Filtrace a vdechování aerosolů.

11. Analýza nanočásticemi, analýza nanočástic. Povrchová plasmonová rezonance v koloidních roztocích a nanostrukturovaných površích. Magnetické nanočástice pro separaci. Stručný přehled nejběžnějších metod analýzy nanočástic (elektronová mikroskopie SEM a TEM, rozptyl světla, elektroforéza, AFM).

12. Příprava dispersních systémů. Emulsifikace, elektro-rozprašování, elektro-spinning, příprava nanočástic v plameni. Nanočástice a nanovlákna. Stabilita emulze. Pastis.

13. Technické aplikace nanotechnologií. Nano-porézní materiály (adsorbenty, molekulová síta). Vývoj v oblasti Li-ion baterií. Netkané textilie z nanovláken. Zmrzlina.

14. Na Vaši bolístku aplikujeme tento nanolék. Úvod do nanomedicíny. Terapeutické vlastnosti mikro a nanočásticových lékových forem. Cílený transport léčiv. Fotodynamická léčba rakoviny. Nanostrukturované povrchy pro tkáňové inženýrství.

PowerPoint files given after lessons.

Prezentace dodané na přednáškách

None.

Žádné.