This course offers an elaborated explanation of quite different behavior of nanomaterials (i.e. nanostructured materials and nanocomposites) in comparison with their bulk counterparts. Consistent top-down approach consists in extrapolation of basic physical and chemical principles of "macroword" to "nano" region (1-100 nm) is used for interpretation of size-dependent properties of nanomaterials (density, bulk modulus, heat capacity, heat conductivity, cohesive energy, temperature and enthalpy of melting and solid-state transitions, temperature of magnetic transitions, glass transition, surface and interface energies, diffusion coefficient etc.).

Předmět nabízí ucelený výklad významně odlišného chování nanomateriálů (tj. nanostrukturovaných materiálů a nanokompozitů) ve srovnání s materiály "klasickými". Konzistentní top-down přístup spočívající v extrapolaci základních fyzikálních a chemických zákonitostí platných pro makrosvět do "nano" oblasti (1-100 nm) podává vysvětlení významného vlivu velikosti a tvaru nanoobjektů (nanočástic, nanovláken a nanovrstev) na jejich vlastnosti: hustota, tepelná kapacita a tepelná vodivost, kohezní energie, teploty a entalpie fázových transformaci v pevném stavu, tání a sublimace, povrchová a mezifázová energie aj. Předmět dále poskytuje ucelený popis fázových a chemických rovnovah v nanosystémech, v rámci kterého předkládá řešení řady prakticky významných problémů.

Students will be able to:

Explain different behavior of nano and macro objects within the top-down approach.

Describe the influence of surface energy and surface stress on equilibria in nanosystems.

Characterize nanoparticles properties on the bases of crystal lattice dynamic.

Studenti budou umět:

Kvalitativně vysvětlit rozdílné chování nano a makro objektů v přístupu top-down.

Kvantitativně popsat vliv povrchové energie a povrchového napětí na rovnovážný stav nanosystémů.

Interpretovat chování nanočástic na základě dynamiky krystalové mřížky.

A:Q.Jiang,Z.Wen:Thermodynamics of Materials,Springer-Berlin and Higher Education Press-Beijing,2011,9783642147173

A:F.J.Owens,C.P.Poole:The Physics and Chemistry of Nanosolids,Wiley,2008,9780470067406

D:Q.Jiang,Z.Wen:Thermodynamics of Materials,Springer-Berlin and Higher Education Press-Beijing,2011,9783642147173

D:F.J.Owens,C.P.Poole:The Physics and Chemistry of Nanosolids,Wiley,2008,9780470067406

1. Introduction, top-down and bottom-up approaches

2. Atomic structure of solids

3. Equations of state for solids

4. Geometry of nanoobjects

5. Surface of solids

6. Density of nanoparticles, nanofilms and nanostructured materials

7. Cohesive energy of nanoparticles

8. Dynamics of crystal lattice, influence of surface atoms

9. Heat capacity and heat conductivity of nanosolids

10. Thermodynamics of interfaces

11. Phase equilibria in one-component systems influenced by interfaces

12. Phase equilibria in multi-component systems influenced by interfaces

13. Chemical equilibria in nanossystems

14. Kinetics of reaction in nanosystems

1. Úvod, přístupy top-down a bottom-up

2. Struktura a stavové chování pevných látek

3. Povrch pevných látek - povrchová energie, povrchové napětí

4. Geometrie nanoobjektů a struktura nanomateriálů

5. Hustota nanočástic, nanovrstev a nanostrukturovaných materiálů

6. Kohezní energie nanočástic, teplota tání nanočástic

7. Dynamika krystalové mříže, vliv povrchových atomů

8. Tepelná kapacita a tepelná vodivost nanostrukturovaných materiálů

9. Termodynamický popis fázových rozhraní

10. Fázové rovnováhy v jednosložkových systémech s významným vlivem fázových rozhraní

11. Fázové rovnováhy (s)-(l) ve vícesložkových nanosystémech, povrchová segregace

12. Fázové rovnováhy (s)-(s) ve vícesložkových systémech, morfologie bimetalických nanočástic

13. Chemické rovnováhy v nanosystémech

14. Kinetika reakcí nanočástic

http://www.vscht.cz/ipl/materialy.html skripta Termodynamika materiálů (pdf)

http://www.vscht.cz/ipl/NM1.html Powerpointové prezentace k jednotlivým přednáškám

http://www.vscht.cz/ipl/nanomaterialy/Skripta/FCH_NANO_Struktura%20nanomaterialu.pdf Studijní text Struktura nanomateriálů

http://www.vscht.cz/ipl/nanomaterialy/Skripta/FCH_NANO_Rovnovahy%20v%20nanosystemech.pdf Studijní text Rovnováhy v nanosystémech

http://www.vscht.cz/ipl/materialy.html skripta Termodynamika materiálů (pdf)

http://www.vscht.cz/ipl/NM1.html Powerpointové prezentace k jednotlivým přednáškám

http://www.vscht.cz/ipl/nanomaterialy/Skripta/FCH_NANO_Struktura%20nanomaterialu.pdf Studijní text Struktura nanomateriálů

http://www.vscht.cz/ipl/nanomaterialy/Skripta/FCH_NANO_Rovnovahy%20v%20nanosystemech.pdf Studijní text Rovnováhy v nanosystémech

N126026 Introduction to nanomaterials

N126004 Thermodynamics of materials

N108006 Chemistry and physics of solids or N108004 Introduction to study of materials

N126026 Základy nanomateriálů

N126004 Termodynamika materiálů

N108006 Chemie a fyzika pevných látek nebo N108004 Úvod do studia materiálů