Náplní přednášek jsou vybrané partie z akustiky, impedanční spektroskopie, optické a elektronové mikroskopie, fyziky plazmatu, fotoniky a optoelektroniky. Dále jsou vysvětleny mechanismy vedení elektrického proudu v plynech, kapalinách a pevných látkách se speciálním zaměřením na organické látky a nanostruktury. Vedle fyzikálních principů jsou uvedeny aplikace, které jsou důležité pro přípravu chemického inženýra a inženýra zaměřeného na nanotechnologie. Úkolem seminářů je přiblížit probíranou látku formou výpočetních cvičení, měření laboratorních úloh, exkurzí do výzkumných pracovišť a řešením samostatného projektu.

Abstract: The course consists of selected topics of acoustics, impedance spectroscopy, optical and electron microscopy, plasma physics, photonics and optoelectronics. During the course are being also explained mechanisms of electric conductivity in gases, liquids and solid states with the special focus on organic materials and nanostructures. Besides the physical principles the course contains applications linked to the mentioned phenomena that there are essential for engineering students specializing in nanotechnologies. The aim of the seminars is to bring closer look at the lectured topics via solving arithmetic tasks, measuring exercises in laboratory, excursions to selected scientific facilities and realizing individual projects.

Studenti budou umět:

• Vysvětlit podstatu fyzikálních jevů z oblasti akustiky, optické a elektronové mikroskopie, fyziky plazmatu, impedanční spektroskopie, fotoniky, optoelektroniky a elektrických vlastností látek včetně nanostruktur.

• Aplikovat fyzikální zákonitosti při studiu návazných magisterských předmětů zaměřených zejména na chemické inženýrství, bioinženýrství a nanotechnologie.

• Samostatně řešit fyzikální úlohy a prezentovat aktuální fyzikální tématiku.

Students will be able to:

a) Explain the principles of physics phenomena in the area of acoustics, impedance spectroscopy, optical and electron microscopy, plasma physics, photonics and optoelectronics and electrical properties of materials in various states including nanostructures.

b)Apply the physics laws to their further engineering studies related to chemical engineering, bioengineering and nanotechnology.

c)Understand, evaluate and present current physics topics and individually solve related physics tasks.

Z: Doleček J.: Optoelektronika a optoelektronické prvky. BEN-technická literatura, Praha 2005.

Z: B.E.A. Saleh, M.C. Teich: Fundamentals of photonics. New York: Wiley, 1991. (Z)

Z: Kubínek, R.; Šafářová, K.; Vůjtek, M. Elektronová mikroskopie; Univerzita Palackého v Olomouci: Olomouc, 2011.

D: Švehla Š., Figura Z.: Ultrazvuk v technológii. ALFA Bratislava, SNTL Praha 1984.

D: Y. P. Raizer: Gas Discharge Physics; Springer, 1991.

D: Karlík, M. Úvod do transmisní elektronové mikroskopie; České vysoké učení technické v Praze: Praha, 2011.

D: Lasia, A. Electrochemical Impedance Spectroscopy and its Applications; Springer, 2014.

D: Epstein A.J.: Electrical conductivity in conjugated polymers in Conductive polymers and plastics in industrial applications, editor: L. Rupprecht, Wiliam Andrew Publishing (1999).

D: Bass M. a kol.: Handbook of Optics. McGraw-Hill Education, 3 edition, 2009.

Hofmann J. a kol.: Fyzika pro chemické inženýry. Elektronický učební text. http://ufmt.vscht.cz/index.php/cs/elektronicke-pomucky

1. Aplikovaná akustika I: Zvuk a jeho šíření v látkách, akustické jevy na rozhraní prostředí, energiové akustické veličiny a jejich hladiny.

2. Aplikovaná akustika II: Ultrazvuk, ultrazvuková kavitace, aplikace ultrazvuku v technologiích.

3. Impedanční spektroskopie: Impedance a zobrazení impedančního spektra, interpretace dat, využití impedanční spektroskopie v kvantitativní chemické analýze.

4. Aplikovaná optika I: Postuláty paprskové a vlnové optiky a vyplývající důsledky, Rayleighův rozptyl, evanescentní vlna.

5. Aplikovaná optika II: Optické vlnovody, optické vláknové senzory, optická mikroskopie, druhy mikroskopů a princip jejich funkce.

6. Elektronová mikroskopie: Elektron jako vlna, konstrukce a typy elektronových mikroskopů, tvorba obrazu, příprava vzorků.

7. Elektrické vlastnosti látek I: Vedení elektrického proudu v plynech, kapalinách a pevných látkách.

8. Elektrické vlastnosti látek II: Mechanismus vodivosti organických látek, zdroje nosičů elektrického náboje a mechanismy jeho přenosu, molekulární elektronika, organické materiály ve fotovoltaice.

9. Elektrické vlastnosti látek III: Princip elektrické vodivosti v nízkodimenzionálních strukturách, kvantový Hallův jev, tunelování elektronů.

10. Fyzika plazmatu I: Plazma, koronový a dielektrický bariérový výboj, srážky v plazmatu, chemie plazmatu.

11. Fyzika plazmatu II: Aplikace nízkoteplotního plazmatu v mikrobiologii, medicíně a biotechnologiích.

12. Fotonika: Interakce světla s látkou, absorpce, spontánní a stimulovaná emise, luminiscence.

13. Lasery: Konstrukce a funkce laseru, typy laserů, nelineární optické jevy, aplikace laserů.

14. Optoelektronika: Vlastnosti polovodičů, polovodičové zdroje záření, polovodičové fotodetektory, matice detektorů CCD a CMOS

1. Applied acoustics I: Sound and its propagation in matter, acoustic phenomena at the boundary of two different media, properties of acoustic energy quantities and related energy levels.

2. Applied acoustics II: Ultrasound, ultrasound cavitation, application of ultrasound in technology. (what technology?? )

3. Impedance spectroscopy: Impedance and the imaging of impedance spectra, interpretation of the received data, application of impedance spectroscopy in quantum chemistry analysis.

4. Applied optics I: Postulates of geometrical and wave optics and related consequences, Rayleigh scattering and evanescent wave.

5. Applied optics II: Optical waveguides, optical fibre sensors, optical microscopy, microscope types and principles of their function.

6. Electron microscopy: Wave nature of the electrons, construction and types of electron microscopes, principles of their manipulation (image creation) and sample preparation.

7. Electrical properties of materials I: Electrical conductivity of gases, liquids and solid states.

8. Electrical properties of materials II: Mechanisms of charge transport in organic materials, origin of electric charge carriers and mechanisms of their transfer, molecular electronics, organic materials in photovoltaics.

9. Electrical properties of materials III: Principles of electric conductivity in low-dimensional structures, quantum Hall effect, electron tunneling.

10. Plasma physics I: The plasma, corona and dielectric barrier discharge, collisions in plasma, plasma chemistry.

11. Plasma physics II: Applications of low temperature plasma in microbiology, medicine and biotechnology.

12. Photonics: Interaction of light and matter, light absorption, spontaneous and stimulated emission, luminescence.

13. Lasers: Construction and function of lasers, types of lasers, nonlinear optical effects, application of lasers.

14. Optoelectronics: Properties of semiconductors, semiconductor light sources and photodetectors, matrix of detectors CCD and CMOS.