Currently the rapidly developing fields of nanotechnology have high requirements for theoretical knowledge applicable in the fields of electronics or quantum mechanics, but also on methods by which you can analyze nanostructures. The course objective is to familiarize students with the analysis of the surface nanostructures, their chemical composition and other physico-chemical parameters. Students will learn the optical, utilizing electron beam, ion spectroscopic and thermodynamic methods. It also includes an introduction of probe microscopy techniques with the determination of nanostructures with dimensions ca 1 nm.
Last update: Hladíková Jana (04.01.2018)
V současnosti prudce se rozvíjející obory nanotechnologie kladou vysoké požadavky na teoretické znalosti aplikovatelné v oborech elektroniky či kvantové mechaniky, ale také na metody, kterými lze nanostruktury analyzovat. Úkolem předmětu je seznámit posluchače s analýzami povrchu nanostruktur, jejich chemického složení a jiných fyzikálně chemických parametrů. Posluchači se seznámí s metodami optickými, využívajícími elektronový svazek, spektroskopickými iontovými a termodynamickými. Součástí je také ukázka sondových mikroskopických technik s možností určení nanostruktur o rozměrech ca 1 nm.
Aim of the course -
Last update: Slepička Petr prof. Ing. Ph.D. (20.02.2018)
Students will be able to present:
Present distribution and basic characteristics of optical methods.
Present classification and basic characteristics of the methods using an electron beam.
Present classification and basic characteristic of spectroscopic methods.
Present classification and basic characteristics of the methods using solid-state probes.
Present classification and basic characteristics of ion and thermodynamic methods.
Last update: Hladíková Jana (04.01.2018)
Studenti budou umět:
Rozdělení a základní charakteristiku optických metod
Rozdělení a základní charakteristiku metod využívajících elektronový svazek
Rozdělení a základní charakteristiku spektroskopických metod
Rozdělení a základní charakteristiku metod využívajících pevnolátkové sondy
Rozdělení a základní charakteristiku iontových a termodynamických metod
Literature -
Last update: Michalcová Alena doc. Ing. Ph.D. (10.01.2018)
R: Hornyak, G.L., Introduction to Nanoscience, Chapter 3. Characterization Methods, CRC Press, 2008, ISBN 978-4200-4805-6.
R: Cao,G.: Nanostructures & Nanomaterials: Synthesis, Properties & Applications, Chapter 8. Characterization and Properties of Nanomaterials, Imperial College Press, London, 2004, ISBN 1-86094-4159.
S.K. Kulkami: Nanotechnology: Principles and Practices (403 pp). Springer (2015), ISBN 978-3-319-09170-9.
Z: Williams, W.D., Carter, C.B., Transmission Electron Microscopy, A Textbook for Materials Science, Springer ScienceţBusiness Media 2009, ISBN 978-0-387-76500-6
Z: Stuart, B. Analytical techniques in materials conservation, John Wiley & Sons Ltd, England, 2007, ISBN 978-0 470-01280-2
Last update: Michalcová Alena doc. Ing. Ph.D. (10.01.2018)
Z: Hornyak, G.L., Introduction to Nanoscience, Chapter 3. Characterization Methods, CRC Press, 2008, ISBN 978-4200-4805-6.
Z: Cao,G.: Nanostructures & Nanomaterials: Synthesis, Properties & Applications, Chapter 8. Characterization and Properties of Nanomaterials, Imperial College Press, London, 2004, ISBN 1-86094-4159.
Z: Williams, W.D., Carter, C.B., Transmission Electron Microscopy, A Textbook for Materials Science, Springer ScienceţBusiness Media 2009, ISBN 978-0-387-76500-6
Z: Stuart, B. Analytical techniques in materials conservation, John Wiley & Sons Ltd, England, 2007, ISBN 978-0 470-01280-2
Learning resources -
Last update: Michalcová Alena doc. Ing. Ph.D. (10.01.2018)
Výukové materiály k přednáškám k dispozici u vyučujícího.
Requirements to the exam -
Last update: Slepička Petr prof. Ing. Ph.D. (20.02.2018)
Subject matter is regularly repeated and discussed with students at lectures. This ensures the continuous control level of students' knowledge and clarity of lectures. The assessment of knowledge level and grading requires successful completion of a written test at the end of the semester.
Last update: Hladíková Jana (04.01.2018)
Probraná látka je pravidelně opakována a diskutována se studenty na přednáškách. Tímto způsobem je zajištěna průběžně kontrola úrovně znalostí studentů a srozumitelnosti přednášené látky.
Pro posouzení úrovně znalostí a udělení známky se vyžaduje úspěšné absolvování písemného testu na závěr semestru.
Syllabus -
Last update: Hladíková Jana (04.01.2018)
1. Introduction, overview of methods in terms of physical principles, an overview of methods in terms of the endpoints.
2. X-ray diffraction and absorption spectroscopy (XRD, SAXS, XAS, EXAFS-XANES-NEXAFS).
3. Electron diffraction (LEED, RHEED).
4. Electron microscopy (SEM, EPMA, EDS, TEM, SAED).
5. Volume, surface resistivity of materials, methods of measurement.
6. Hall effect, application of conductivity and Hall measurements for analytical purposes.
7. Surface probe microscopy (STM, AFM).
8. Methods based on the detection of ions (SIMS) and nuclear methods (RBS, ERDA, PIXE).
9. Spectroscopic methods I (XPS, AES).
10. Spectroscopic methods II (FTIR, MS SERS).
11. Methods for determining the size and size distribution of nanoparticles.
12. Methods of thermal analysis and calorimetry (DTA / DSC, dissolution calorimetry).
13. Surface properties, determination of surface energy (goniometry), electrokinetic analysis
14. Determination of physico-chemical characteristics (determination of density, viscosity, estimation methods).
Last update: Hladíková Jana (04.01.2018)
1. Úvod, přehled metod z hlediska fyzikálních principů, přehled metod z hlediska sledovaných vlastností.
2. RTG difrakce a absorpční spektroskopie (XRD, SAXS, XAS, EXAFS-XANES-NEXAFS).
3. Elektronová difrakce (LEED, RHEED).
4. Elektronové mikroskopie (SEM, EPMA, EDS, TEM, SAED).
5. Objemová, plošná a povrchová rezistivita materiálů, metodika měření.
6. Hallův jev, využití vodivostních a Hallovských měření k analytickým účelům.
7. Mikroskopie se vzorkovací sondou (STM, AFM).
8. Metody založené na detekci iontů (SIMS) a jaderné metody (RBS, ERDA, PIXE).
9. Spektroskopické metody I(XPS, AES).
10. Spektroskopické metody II (FTIR, RS, SERS).
11. Metody pro stanovení velikosti a distribuce velikosti nanočástic.
12. Metody termické analýzy a kalorimetrie (DTA/DSC, rozpouštěcí kalorimetrie).
13. Povrchové vlastnosti, stanovení povrchové energie (goniometrie), elektrokinetická analýza