rp_nanohimiya - Саратовский государственный университет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет
имени Н.Г. Чернышевского»
Институт химии
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебно-методической
работе, профессор, д.ф.н. Е.Г. Елина
______________________________
"____" __________________2011 г.
Рабочая программа дисциплины
Нанохимия
(курс по выбору)
Направление подготовки
050100 Педагогическое образование
Профиль подготовки
Химия
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
Саратов, 2011
1. Цель освоения дисциплины – формирование общекультурных и
профессиональных компетенций бакалавра в области педагогического
образования при получении комплекса фундаментальных представлений,
составляющих основу нанохимии.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата:
Дисциплина «Нанохимия» относится к дисциплине по выбору
профессионального цикла Б3+ДВ13 .
Для освоения дисциплины «Нанохимия» обучающиеся используют
знания, умения, сформированные в ходе изучения дисциплин базовой части
математического и естественнонаучного цикла «Информационные
технологии»,
«Основы
математической
обработки
информации»,
«Естественнонаучная картина мира», вариативной части – «Информационноматематические методы решения химических задач» и дисциплин по выбору
- «Концепции современного естествознания», «Новейшие достижения
химической науки и технологии», «Физико-химические методы
исследования», а также дисциплин вариативной части профессионального
цикла «Математика», «Физика», «Общая и неорганическая химия»,
«Аналитическая химия», «Коллоидная химия», «Физическая химия»,
«Органическая химия и основы супрамолекулярной химии», «Методы
неорганического синтеза», «Методы органического синтеза», «Прикладная
химия», «Химия высокомолекулярных соединений», «Химические основы
биологических процессов» и дисциплин по выбору - «Химия комплексных
соединений», «Химия элементорганических соединений».
Студент должен знать:
- основные законы, явления и процессы, изучаемые в цикле химических
дисциплин;
- основные положения современной теории строения атома;
- строение неорганических и органических веществ;
- способы получения и химические свойства важнейших классов
неорганических и органических соединений;
- методы анализа веществ и материалов.
Освоение данной дисциплины является основой для последующего
изучения дисциплин вариативной части профессионального цикла
«Прикладная химия», «Методы органического синтеза», «Строение молекул
и основы квантовой химии», «Химия высокомолекулярных соединений», для
подготовки к итоговой государственной аттестации.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины Нанохимия.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
- способен использовать знания о современной естественнонаучной картине
мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять
методы математической обработки информации, теоретического и
экспериментального исследования (ОК-4);
- способен понимать особенности химической формы организации материи,
место неорганических и органических систем в эволюции Земли, единство
литосферы, гидросферы и атмосферы; роль химического многообразия
веществ на Земле (СК-1);
- владеет основными химическими и физическими понятиями, знаниями
фундаментальных законов химии и физики; явлений и процессов, изучаемых
химией и физикой (СК-2);
- владеет знаниями о составе, строении и химических свойствах простых
веществ и химических соединений; иметь представление об электронном
строении атомов и молекул, закономерностях химических превращений
веществ (СК-3);
- владеет классическими и современными методами анализа веществ;
способен к постановке эксперимента, анализу и оценке лабораторных
исследований (СК-4).
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
- основные виды нанообъектов и наноматериалов;
- основные понятия и принципы нанохимии;
- специфику поведения вещества в нанометровом размерном диапазоне;
- механизм возникновения размерных физических и химических эффектов;
- основные научно-технические проблемы нанотехнологии и перспективы
развития данной фундаментальной области знаний.
уметь:
прогнозировать
устойчивость
и
физико-химические
свойства
наноматериалов;
- синтезировать простейшие наносистемы.
владеть:
- навыками проведения лабораторного эксперимента;
- способами ориентации в профессиональных источниках информации
(журналы, сайты, образовательные порталы).
4. Структура и содержание дисциплины Нанохимия
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц (216
часов).
№
п/п
Се
мес
тр
Недел
я
семес
тра
Введение. Термины,
понятия и основные
типы наноразмерных
систем
Получение
наноматериалов
8
1
7
2
-
5
8
2-3
42
4
12
26
3
Методы исследования
наноразмерных систем
8
4-5
38
4
8
26
4
Физико-химия
наностуркутрированных
материалов
8
6
32
2
4
26
5
Основные проблемы
нанохимии
8
7
30
2
4
24
6
Физические свойства
нанообъектов
8
8
30
2
4
24
7
Нанотехнологии.
Применение и
перспективы развития
8
9
28
2
4
22
1
2
Раздел дисциплины
Виды учебной работы, включая
самостоятельную работу студентов
и трудоемкость (в часах)
Всего
Лекц Лабо Самостоя
ии
рато тельная
рные работа
заня
тия
9
Всего в 8 семестре
8
1-9
216
9
18
36
153+9
Формы
текущего
контроля
успеваемост
и (по
неделям
семестра)
Формы
промежуточ
ной
аттестации
(по
семестрам)
-
опрос, отчет,
проверка
лабораторног
о журнала
отчет,
проверка
лабораторног
о журнала
отчет,
проверка
лабораторног
о журнала
отчет,
проверка
лабораторног
о журнала
отчет,
проверка
лабораторног
о журнала
отчет,
проверка
лабораторног
о журнала,
контрольная
работа
зачет с
оценкой
зачет с
оценкой
Раздел 1. Введение. Термины, понятия и основные типы
наноразмерных систем. Определение понятий: нанонаука, нанотехнология,
наночастица, наноструктура. Наноматериалы. Критерии определения
наноматериалов: критический размер и функциональные свойства.
Квантовые наноструктуры различной размерности. Квантовые точки,
квантовые проволоки и квантовые колодцы.
Основные типы наноразмерных систем. Углеродные наноструктуры
(фуллерены и нанотрубки). Компактные наностуктурированные материалы:
наноструктурированные кристаллы; разупорядоченные твердотельные
структуры (наноструктурированные металлы, сплавы; нанокомпозиты;
нанопористые
материалы;
наноструктурированные
многослойные
материалы). Порошковые наноматериалы. Нанометриалы на основе
органических веществ (органические нанокристаллы; наноматерила на
основе блок-сополимеров; супрамолекулярные структуры). Биологические
наноматериалы. Примеры наноструктур в живых организмах. Кость как
биологический нанокомпозит.
Раздел 2. Получение наноматериалов. История развития методов
синтеза наноматериалов; два основных технологических подхода:
диспергационный («сверху–вниз»), конденсационный («снизу–вверх»).
Методы синтеза нанопорошков: физические методы (метод
электровзрыва, механическое и ультразвуковое диспергирование),
химические методы (криохимический синтез, золь-гель методы, бумажный
и тканевый синтез, синтез в обратных микроэмульсионных системах).
Принципы синтеза сложных наночастиц по типу «ядро в оболочке».
Методы
получения
наноструктурированных
материалов.
Компактирование порошков (метод Глейтера, прессование и спекание,
электроразрядное спекание). Контролируемая кристаллизация из аморфного
состояния. Интенсивная пластическая деформация (равноканальное угловое
прессование, деформация кручением в условиях высокого давления).
Пленочные технологии (химическое осаждение из газовой фазы (CVD),
физическое осаждение из газовой фазы (PVD), элекроосаждение, ионнолучевая
эпитаксия,
золь-гель
осаждение).
Темплатный
синтез
наноматериалов и наноструктур. Подходы, основанные на принципе
самосборки (гетероэпитаксия, самосборка в монослоях и др.).
Раздел 3. Методы исследования наноразмерных систем.
Микроскопические методы исследования. Просвечивающая электронная
микроскопия высокого разрешения. Зондовая сканирующая микроскопия
(сканирующая туннельная, атомно-силовая, ближнепольная оптическая).
Принцип работы зондовых микроскопов. Дополнительные возможности
зондовой
микроскопии:
атомные
манипуляции
и
литография.
Спектроскопические методы исследования. Спектроскопия комбинационного
рассеяния. Мессбауэровская спектроскопия. Метод ядерного магнитного
резонанса.
Спектроскопия
электронного
и
ионного
проектора.
Спектроскопия рентегновского поглощения (EXAFS, XANES). Методы РФС,
УФС, Оже-спектроскопия.
Дифракционные методы исследования. Малоугловое рассеяние
нейтронов и рентгеновских лучей. Дифракция медленных электронов.
Газово-адсорбционный метод для определения удельной поверхности
порошкообразных материалов и оценки размера частиц.
Общие представления о методах изучения физических, химических,
биологических свойств наносистем,
а
также эксплуатационных
характеристик наноматериалов и устройств на их основе.
Ограничения и возможности различных методов исследования
наноматериалов, принципы их комбинирования.
Раздел 4. Физико-химия наностуркутрированных материалов.
Энергетическое состояние поверхности. Валентно-ненасыщенные состояния.
Поверхность в зонной модели. Искривление зон. Состояния и уровни
Шоккли и Тамма. Термодинамика поверхности. Термодинамические
функции поверхности. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение.
Поверхностная энергия ковалентных, металлических и ионных сред.
Экспериментальные методы определения поверхностной энергии твердых
тел. Критерии и методы оценки и расчета.
Процессы на поверхности и в приповерхностных слоях; адсорбция и
десорбция; реконструкция и релаксация поверхностей.
Основы физической химии наносистем; уравнения и характеристики
условий термодинамической стабильности межфазных границ в
наносистемах; особенности поверхностных процессов в наноструктурах:
размерные эффекты и фазовые переходы; зародышеобразование,
кластерообразование и формирование наноструктур; самоорганизация
наноразмерных упорядоченных структур.
Раздел 5. Основные проблемы нанохимии. Область изучения
нанохимии. Влияние размера частиц на особенности их химических свойств
и реакционную способность. Размерные эффекты: тривиальные (изменение
термодинамических и кинетических свойств системы с уменьшением
размера частиц); истинные (качественные преобразования свойств системы с
увеличением дисперсности). Причины возникновения размерных эффектов.
Проблемы устойчивости наночастиц и их ассоциатов; факторы,
обуславливающие стабильность. Способы стабилизации наночастиц.
Долгоживущие метастабильные состояния. Причины низкой устойчивости
веществ в нанокристаллическом состоянии. Сегрегационные явления.
Технологии стабилизации формы и размеров нанокристаллитов.
Нанокомпозитные материалы. Классификация нанокомпозитов (по
химической природе матрицы, по форме и характеру наполнителей из
наночастиц). Биологические нанокомпозитные материалы. Нанокомпозиты
«полимер – неорганическая наночастица».
Наночастицы в неорганических матрицах. Общие методы получения
нанокомпозитов. Нанокомпозитный эффект в ионной и электронной
проводимости.
Адсорбция типа "Твердое/Твердое". Адгезионная теория контактного
плавления. Эвтектики, как микрогетерогенные связно-дисперсные
наносистемы. Супрамолекулярная концепция эвтектик. Неавтономные
межфазные соединения, их роль в формировании транспортных свойств и
реакционной способности.
Раздел 6. Физические свойства нанообъектов. Полупроводниковые
наноматериалы.
Особенности
зонной
структуры
металлов
и
полупроводников в нанокристаллическом состоянии. Экситонные переходы
в спектрах нанокристаллических полупроводников. Изменение ширины
запрещенной зоны. Квантовые выходы люминесценции для ряда
нанокристаллических полупроводниковых наноструктур. Модель "частица в
потенциальном ящике" для наноструктур "ядро в оболочке".
Магнитные наноматериалы. Влияние размера частицы на магнитные
свойства ферромагнетиков. Основные параметры, зависящие от размерного
фактора. Изменение коэрцитивной силы с уменьшением размера магнитной
частицы. Переход в суперпарамагнитное состояние.
Раздел 7. Нанотехнологии. Применение и перспективы развития.
Элементы наноэлектроники и нанофотоники (полупроводниковые
транзисторы и лазеры, фотодетекторы, солнечные элементы, наносенсоры и
др.) Молекулярные электронные устройства (переключатели и электронные
схемы на молекулярном уровне). Устройства сверхплотной записи
информации.
Наноэлектромеханические
устройства
(актюаторы,
трансдукторы, молекулярные- и наномоторы, нанороботы).
Применение наноструктур в химии и химической технологии.
Кинетические особенности протекания химических процессов на
поверхности
наночастиц.
Использование
нанокатализаторов.
Газодиффузионное разделение газовых смесей с использованием пористых
наноматериалов
–
«молекулярных
сит».
Конструкционные
и
инструментальные материалы на основе наноструктур. Устройства контроля
окружающей среды.
Наноэнергетика. Топливные элементы и устройства для хранения
энергии.
Применение нанотехнологий в биологии и медицине. Подходы к
получению искусственных наноструктур на основе биомолекул
(использование ДНК в качестве темпланта для синтеза). Создание
биосовместимых поверхностей контакта, имплантатов и искусственных
органов. Разработка и анализ лекарственных препаратов.
5. Образовательные технологии
Традиционные и инновационные образовательные технологии: лекции,
лекции-дискуссии («Получение наноматериалов» (2 ч.), «основные проблемы
нанохимии» (2 ч.)) лекция-консультация («Методы исследования
наноразмерных систем» (2 ч.)), лекция-конференция («Нанотехнологии.
Применение и перспективы развития» (2 ч.)), лабораторные занятия (36 ч.),
самостоятельная работа студентов. Формы занятий: мультимедийные
презентации, учебный фильм («Мир нанотехнологии» (1 ч.)), занятия с
использованием техники «Перекрестная дискуссия» (Д. Олверманн)
(«Получение
наноматериалов»
(0,5
ч.),
«Физико-химия
наноструктурированных материалов» (0,5 ч.)), обсуждение результатов
выполнения лабораторных работ. Предусмотрены встречи с представителями
российских и зарубежных компаний (2 ч.). Удельный вес занятий,
проводимых в интерактивных формах составляет 22 % аудиторных занятий.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Самостоятельная
работа
студентов
предполагает
освоение
теоретического материала. Подготовку к лабораторным работам, оформление
лабораторных работ, решение задач, подготовку к текущему и итоговому
контролю. Форма текущего контроля – опрос (перечень вопросов в
приложении 1), отчет (пример билета в приложении 2), контрольная работа
(пример варианта контрольной работы в приложении 3), проверка
лабораторного журнала, Форма итогового контроля – зачет с оценкой.
Перечень вопросов для зачета
1. Нанонаука,
нанотехнология,
наночастица,
наноструктура.
Наноматериалы.
2. Критерии определения наноматериалов: критический размер и
функциональные свойства.
3. Квантовые наноструктуры различной размерности. Квантовые
точки, квантовые проволоки и квантовые колодцы.
4. Основные типы наноразмерных систем.
5. Углеродные наноструктуры (фуллерены и нанотрубки).
6. Компактные
наностуктурированные
материалы:
наноструктурированные
кристаллы;
разупорядоченные
твердотельные структуры (наноструктурированные металлы,
сплавы;
нанокомпозиты;
нанопористые
материалы;
наноструктурированные многослойные материалы).
7. Порошковые наноматериалы.
8. Нанометриалы на основе органических веществ (органические
нанокристаллы; наноматерила на основе блок-сополимеров;
супрамолекулярные структуры).
9. Биологические наноматериалы. Примеры наноструктур в живых
организмах.
10. Методы синтеза нанопорошков: физические методы (метод
электровзрыва, механическое и ультразвуковое диспергирование),
химические методы (криохимический синтез, золь-гель методы,
бумажный
и
тканевый
синтез,
синтез
в
обратных
микроэмульсионных системах).
11.Принципы синтеза сложных наночастиц по типу «ядро в оболочке».
12.Методы получения наноструктурированных материалов.
13.Компактирование порошков (метод Глейтера, прессование и
спекание, электроразрядное спекание).
14.Интенсивная пластическая деформация (равноканальное угловое
прессование, деформация кручением в условиях высокого
давления).
15.Пленочные технологии (химическое осаждение из газовой фазы
(CVD), физическое осаждение из газовой фазы (PVD),
элекроосаждение, ионно-лучевая эпитаксия, золь-гель осаждение).
16.Темплатный синтез наноматериалов и наноструктур.
17.Подходы, основанные на принципе самосборки (гетероэпитаксия,
самосборка в монослоях и др.).
18.Микроскопические
методы
исследования.Просвечивающая
электронная микроскопия высокого разрешения.
19.Зондовая сканирующая микроскопия (сканирующая туннельная,
атомно-силовая, ближнепольная оптическая). Принцип работы
зондовых микроскопов. Дополнительные возможности зондовой
микроскопии: атомные манипуляции и литография.
20.Спектроскопические
методы
исследования.
Спектроскопия
комбинационного рассеяния.
21.Мессбауэровская спектроскопия.
22.Метод ядерного магнитного резонанса.
23.Спектроскопия электронного и ионного проектора.
24.Спектроскопия рентегновского поглощения (EXAFS, XANES).
25.Методы РФС, УФС, Оже-спектроскопия.
26.Дифракционные методы исследования. Малоугловое рассеяние
нейтронов и рентгеновских лучей. Дифракция медленных
электронов.
27.Газово-адсорбционный
метод
для
определения
удельной
поверхности порошкообразных материалов и оценки размера
частиц.
28.Ограничения и возможности различных методов исследования
наноматериалов, принципы их комбинирования.
29.Энергетическое состояние поверхности. Поверхностная энергия
ковалентных, металлических и ионных сред.
30.Процессы на поверхности и в приповерхностных слоях; адсорбция
и десорбция; реконструкция и релаксация поверхностей.
31.Основы физической химии наносистем; уравнения и характеристики
условий термодинамической стабильности межфазных границ в
наносистемах
32.Особенности поверхностных процессов в наноструктурах:
размерные эффекты и фазовые переходы; зародышеобразование,
кластерообразование
и
формирование
наноструктур;
самоорганизация наноразмерных упорядоченных структур.
33.Область изучения нанохимии.
34.Влияние размера частиц на особенности их химических свойств и
реакционную способность.
35.Размерные эффекты: тривиальные (изменение термодинамических и
кинетических свойств системы с уменьшением размера частиц);
истинные (качественные преобразования свойств системы с
увеличением дисперсности).
36.Причины возникновения размерных эффектов.
37.Проблемы устойчивости наночастиц и их ассоциатов; факторы,
обуславливающие стабильность.
38. Способы стабилизации наночастиц. Долгоживущие метастабильные
состояния.
Причины
низкой
устойчивости
веществ
в
нанокристаллическом
состоянии.
Сегрегационные
явления.
Технологии стабилизации формы и размеров нанокристаллитов.
39.Нанокомпозитные материалы.
40.Классификация нанокомпозитов (по химической природе матрицы,
по форме и характеру наполнителей из наночастиц).
41.Биологические нанокомпозитные материалы. Нанокомпозиты
«полимер – неорганическая наночастица».
42.Наночастицы в неорганических матрицах. Общие методы получения
нанокомпозитов. Нанокомпозитный эффект в ионной и электронной
проводимости.
43.Адсорбция типа "Твердое/Твердое".
44.Адгезионная теория контактного плавления.
45.Эвтектики,
как
микрогетерогенные
связно-дисперсные
наносистемы.
46.Полупроводниковые наноматериалы.
47.Особенности зонной структуры металлов и полупроводников в
нанокристаллическом состоянии.
48.Модель "частица в потенциальном ящике" для наноструктур "ядро
в оболочке".
49.Магнитные наноматериалы. Влияние размера частицы на магнитные
свойства ферромагнетиков. Основные параметры, зависящие от
размерного фактор.
50. Элементы наноэлектроники и нанофотоники (полупроводниковые
транзисторы и лазеры, фотодетекторы, солнечные элементы,
наносенсоры и др.)
51.Молекулярные электронные устройства (переключатели и
электронные схемы на молекулярном уровне).
52.Устройства
сверхплотной
записи
информации.
Наноэлектромеханические устройства (актюаторы, трансдукторы,
молекулярные- и наномоторы, нанороботы).
53.Применение наноструктур в химии и химической технологии.
54.Кинетические особенности протекания химических процессов на
поверхности наночастиц.
55.Использование нанокатализаторов. Газодиффузионное разделение
газовых смесей с использованием пористых наноматериалов –
«молекулярных сит».
56.Конструкционные и инструментальные материалы на основе
наноструктур. Устройства контроля окружающей среды.
57.Наноэнергетика. Топливные элементы и устройства для хранения
энергии.
58.Применение нанотехнологий в биологии и медицине.
59.Подходы к получению искусственных наноструктур на основе
биомолекул (использование ДНК в качестве темпланта для синтеза).
60.Создание биосовместимых поверхностей контакта, имплантатов и
искусственных органов.
61.Разработка и анализ лекарственных препаратов.
7.
Учебно-методическое
и
информационное
обеспечение
дисциплины
Основная литература:
1. Физические и химические основы нанотехнологий / Н. Г. Рамбиди, А. В.
Берёзкин. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. - 454 - ISBN 978-5-9221-0988-8.
2. Суздалев И.П. Нанотехнология. Физико-химия нанокластеров,
наноструктур и наноматериалов - М.: КомКнига, 2006. - 589 с. - ISBN 5-48400243-5.
Дополнительная литература:
1. Физико-химия наноструктурированных материалов : учеб. пособие для
студентов фак. нано- и биомед. технологий / Б. Н. Климов [и др.] ; под ред. Б.
Н. Климова, С. Н. Штыкова; ГОУ ВПО Сарат. гос. ун-т им. Н. Г.
Чернышевского. - Саратов: Новый ветер, 2009. - 216 с.
- ISBN 978-5-98116-089-9 (2009) ISBN 9 78-5-98116-055-4 (2008):
2. Мелихов И.В. Физико-химическая эволюция твердого вещества - М.:
БИНОМ. Лаб. знаний, 2010. – 309 с.- ISBN 978-5-94774-338-8.
3. Сергеев Г.Б. Нанохимия: научное издание - М.: Изд-во Моск. ун-та, 2003. 286 с. - ISBN 5-211-04852-0.
Интернет-ресурсы:
1. http://www.ioffe.rssi.ru/Dep_TM/NTBM/list_sait_NBM.html
2. http://nano-portal.ru/
3. http://nano.msu.ru/
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
1. Учебная аудитория для чтения лекций.
2. Проектор, мультимедийные презентации.
3. Учебная лаборатория для выполнения лабораторных работ, оснащенная
необходимым оборудованием.
4. Оборудование образовательно-научного института наноструктур и
биосистем СГУ, Центра коллективного пользования Института химии СГУ.
4. Химические реактивы.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО
направления подготовки 050100 Педагогическое образование, утвержденного
приказом Минобрнауки России 17 сентября 2009 года, № 337. Профиль
«Химия» ФГОС ВПО утвержден приказом Минобрнауки России от 22
декабря 2009 года, № 788 с учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по
направлению 050100 Педагогическое образование, профиль «Химия».
Авторы
доцент кафедры химии
и методики обучения
Института химии СГУ, к.х.н.
И.В. Косырева
Программа одобрена на заседании кафедры химии и методики обучения
Института химии СГУ от 29 августа 2011 года, протокол № 15.
Подписи:
Зав. кафедрой химии
и методики обучения, д.х.н.
Н.В. Пчелинцева
Директор Института химии,
д.х.н., профессор
О.В. Федотова
Приложение 1
Перечень вопросов для опроса по разделу
«Получение наноматериалов»
1. История развития методов синтеза наноматериалов.
2. Методы синтеза нанопорошков: физические методы (метод
электровзрыва, механическое и ультразвуковое диспергирование).
3. Методы
синтеза
нанопорошков:
химические
методы
(криохимический синтез, золь-гель методы, бумажный и тканевый
синтез, синтез в обратных микроэмульсионных системах).
4. Принципы синтеза сложных наночастиц по типу «ядро в оболочке».
5. Методы получения наноструктурированных материалов.
6. Компактирование порошков (метод Глейтера, прессование и
спекание, электроразрядное спекание).
7. Контролируемая кристаллизация из аморфного состояния.
Интенсивная пластическая деформация (равноканальное угловое
прессование, деформация кручением в условиях высокого
давления).
8. Пленочные технологии (химическое осаждение из газовой фазы
(CVD), физическое осаждение из газовой фазы (PVD),
элекроосаждение, ионно-лучевая эпитаксия, золь-гель осаждение).
9. Темплатный синтез наноматериалов и наноструктур. Подходы,
основанные на принципе самосборки (гетероэпитаксия, самосборка
в монослоях и др.).
Приложение 2
Пример билета для отчета по разделу
«Нанотехнологии. Применение и перспективы развития»
Вариант № 1
1. Элементы наноэлектроники и нанофотоники (полупроводниковые
транзисторы и лазеры, фотодетекторы, солнечные элементы, наносенсоры и
др.)
2. Кинетические особенности протекания химических процессов на
поверхности наночастиц.
Приложение 3
Пример варианта контрольной работы
Вариант № 1
1. Один из механизмов поглощения водорода нанотрубками –
хемосорбция, т.е. адсорбция водорода H2
на поверхности трубки с
последующей диссоциацией и образованием химических связей C–H. Чему
равна максимально возможная массовая доля водорода в нанотрубках,
которая может быть получена путем хемосорбции? Чему равна доля
связанных с водородом атомов углерода, если массовая доля водорода
составляет 6,5 %?
2. Оцените число атомов в наночастице золота диаметром 3 нм. Радиус
атома Au составляет 0,144 нм. Выберите один из вариантов ответа:
а) 102; б) 103; в) 104; г) 105.
2. Предложите по возможности наиболее простой экспериментальный
метод определения ∆fH° углеродной нанотрубки.