Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Nanotechnologie i ich zastosowania w naukach przyrodniczych
Tok studiów:
2016/2017
Kod:
JBF-3-009-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia III stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Biofizyka
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr inż. Michalik Jan (jmichali@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Michalik Jan (jmichali@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student posiada wiedzę na temat technik obrazowania układów w nanoskali . BF3A_W01 Egzamin
M_W002 Student posiada wiedzę z zakresu technik fabrykacji mikro- i nanourządzen BF3A_W01 Egzamin
M_W003 Student posiada wiedzę o możliwościach zastosowania metod nanotechnologii w diagnostyce medycznej, terapii i przeciwdziałaniu zakażeniom. BF3A_W01 Egzamin
Umiejętności
M_U001 Student potrafi zaprojektować pracę nad przygotowaniem urządzenia z zastosowaniem poznanych technik fabrykacji nanourządzeń. BF3A_U01 Zaangażowanie w pracę zespołu,
Sprawozdanie,
Prezentacja
M_U002 Student posiada umiejętność przełożenia zdobytej wiedzy teoretycznej na zastosowania praktyczne przy projektowaniu cyklu pracy nad nanoukładami. BF3A_U01 Zaangażowanie w pracę zespołu,
Odpowiedź ustna,
Aktywność na zajęciach
M_U003 Student posiada umiejętność oszacowania stopnia wykonalności projektu. BF3A_U01 Udział w dyskusji
M_U004 Student potrafi wykonać powierzone mu zadania laboratoryjne z zakresu podstawowych technik obrazowania i nanofabrykacji. BF3A_U02, BF3A_U01 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Aktywność na zajęciach
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student posiada wiedzę na temat technik obrazowania układów w nanoskali . + - - - - - - - - - -
M_W002 Student posiada wiedzę z zakresu technik fabrykacji mikro- i nanourządzen + - - - - - - - - - -
M_W003 Student posiada wiedzę o możliwościach zastosowania metod nanotechnologii w diagnostyce medycznej, terapii i przeciwdziałaniu zakażeniom. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi zaprojektować pracę nad przygotowaniem urządzenia z zastosowaniem poznanych technik fabrykacji nanourządzeń. - + - - - - - - - - -
M_U002 Student posiada umiejętność przełożenia zdobytej wiedzy teoretycznej na zastosowania praktyczne przy projektowaniu cyklu pracy nad nanoukładami. - + - - - - - - - - -
M_U003 Student posiada umiejętność oszacowania stopnia wykonalności projektu. - + - - - - - - - - -
M_U004 Student potrafi wykonać powierzone mu zadania laboratoryjne z zakresu podstawowych technik obrazowania i nanofabrykacji. - - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
Nanotechnologie i ich zastosowania w naukach przyrodniczych

Zajęcia z przedmiotu “Nanotechnologie i ich zastosowania w naukach przyrodniczych” ma na celu zapoznanie studentów z podstawowymi technikami stosowanymi w szeroko pojętej nanotechnologii. Przedstawione zostaną efekty jakie napotykamy przechodząc z materiałów masywnych – trójwymiarowych do dwuwymiarowych (cienkich warstw), jednowymiarowych (nanodrutów i nanorurek) i zerowymiarowych (nanocząstek).

Tematyka zostanie podzielona na dwa podstawowe działy:

1. Wysokorozdzielcze techniki obrazowania (Skaningowy Mikroskop Elektronowy – SEM, Środowiskowy Skaningowy Mikroskop Elektronowy – ESEM, Elektronowy Mikroskop Transmisyjny – TEM, Mikroskopy jonowe i urządzenia typu Dual Beam i obrazowanie trójwymiarowe).

2. Techniki nanofabrykacji (fotolitografia, techniki przygotowania cienkich warstw chemiczne – CVD, PECVD i fizyczne – ewaporacja, sputtering, metody trawienia fizyczne i chemiczne, techniki przygotowania układów jedno- i zerowymiarowych: litografia elektronowa – EBL, litografia z wykorzystaniem zogniskowanych wiązek jonów – FIBID, FIBIE oraz elektronów – FEBIP).

W obu przypadkach przedstawione zostaną powiązania metod z zastosowaniami medycznymi (diagnostyka: laboratorium chipowe, wykorzystanie czujników magnetooporowych w diagnostyce oraz terapia: biokompatybilność wykorzystanie nanocząstek magnetycznych – hipertermia, lokalne podawanie, implanty).

Ćwiczenia audytoryjne:
Projektowanie schematu pracy nad wytworzeniem wybranych nanoukladow.

W czasie zajęć audytoryjnych studenci zapoznają się z metodami projektowania kolejnych etapów pracy nad zadanym nanourządzeniem. Na podstawie wiadomości z wykładów studenci samodzielnie wybiorą optymalną drogę pracy, która przy użyciu dostępnych metod nanofabrykacji umożliwi otrzymanie funkcjonalnego urządzenia. Rezultaty pracy własnej studentów zostaną omówione na forum grupy, poddane ocenie słuchaczy, pod kątem wykonalności, stopnia złożoności i prawdopodobieństwa odniesienia sukcesu w kompletnym procesie produkcyjnym.

Ćwiczenia laboratoryjne:
Skaningowy mikroskop elektronowy, Mikroskop sił atomowych, magnetometria

W czasie zajęć laboratoryjnych studenci będą mieli możliwość zapoznania się z pracą w laboratorium skaningowej mikroskopii elektronowej oraz mikroskopii sił atomowych pod kątem zastosowań wyżej wymienionych technik w nanotechnologii.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 54 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 6 godz
Przygotowanie do zajęć 6 godz
Udział w wykładach 14 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 7 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 7 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 7 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 7 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:
Wymagania wstępne i dodatkowe:

Ze względu na charakterystykę zajęć (zarówno wykładów jak i ćwiczeń) nie określono szczegółowych wymagań wstępnych. Przydatna będzie wiedza i umiejętności wyniesione z kursów Fizyka I, II i III oraz pewne podstawowe fakty z kursów Krystalografii i Fizyki Ciała Stałego.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Literatura pomocna przy pogłębianiu wiedzy w tematyce omawianej na zajęciach, a także przydatna do przygotowania zadań na ćwiczenia audytoryjne i laboratoryjne zostanie podana w późniejszym terminie, po sprawdzeniu dostępności źródeł w Bibliotece AGH lub opracowaniach dostępnych z sieci wewnętrznej AGH (np. w czasopismach subskrybowanych przez Uczelnię).

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:
  1. Jan M. Michalik, S. Roddaro, L. Casado, M. R. Ibarra and J. M. De Teresa, Quantification and minimization of disorder caused by FEBID deposition on graphene, Microelectronic Engineering 88, 8, 2063-2065 (2011)
  2. J. Fan, Jan M. Michalik, L. Casado, S. Roddaro, M.R. Ibarra and J.M. De Teresa, Investigation of the influence on graphene by using electron-beam and photo-lithography, Solid State Communications 151, 21, 1574-1578 (2011)
  3. D. C. Leitao, J. Ventura, J. M. Teixeira, C. T. Sousa, S. Pinto, J. B. Sousa, Jan M. Michalik, J. M. De Teresa, M. Vazquez, J. P. Araujo, Correlations among magnetic, electrical and magneto-transport properties of NiFe nanohole arrays, Journal of Physics Condensed Matter. 25, 66007-9 (2013)
  4. Soraya Sangiao, Jan M. Michalik, Laura Casado, María C. Martínez-Velarte, Luis Morellón, Manuel R. Ibarra, José M. De Teresa, Conductance steps in electromigrated Bi nanoconstrictions , Physical Chemistry Chemical Physics 15, 5132 (2013)
  5. Amalio Fernández-Pacheco, Luis Serrano-Ramón, Jan M. Michalik, M. Ricardo Ibarra, José M. De Teresa, Liam O’Brien, Dorothée Petit, Jihyun Lee, Russell P. Cowburn, Three dimensional magnetic nanowires grown by focused electron-beam induced deposition, Scientific Reports 3, 1492 (2013)
  6. J.M. De Teresa, P. Holujc, R. Córdoba, R. Fernández-Pacheco, Jan M. Michalik, Fabrication of cobalt trifluoride (CoF3) phase from metallic cobalt by XeF2-assisted Focused Electron Beam Induced Processing , Microelectronic Engineering 125, 78-82 (2014)
  7. G. Tosolini, Jan M. Michalik, R. Córdoba, J. M. de Teresa, F. Pérez-Murano, J. Bausells, Magnetic properties of cobalt microwires measured by piezoresistive cantilever magnetometry , Nanofabrication 1, 80-85 (2014)
  8. I. Serrano-Esparza, Jiyu Fan, Jan M. Michalik, L. A. Rodríguez, M. R. Ibarra and J. M. De Teresa, The nature of graphene–metal bonding probed by Raman spectroscopy: the special case of cobalt , Journal of Physics D: Applied Physics 49 105301 (2016)
Informacje dodatkowe:

W czasie swojej kariery naukowej miałem okazje pracować w wiodących zespołach zajmujących się badaniami z pola nanotechnologii, zarówno w zakresie badań podstawowych, jak i ukierunkowanych na stworzenie funkcjonalnych urządzeń komercyjnych:

  • 2011 – 2013: INNPACTO IPT-010000-2010-002 “Desarrollo y puesta en mercado de biosensores inmunomagnéticos con cuantificación mono y multiple analito (BIM)”. – Rozwój i wprowadzenie na rynek bioczujników immunomagnetycznych z detekcją pojedynczego markera i wielu markerów.
  • 2009 – 2011: PI046/09, “Nanotecnología basada en dispositivos híbridos grafeno-materiales magnéticos/superconductores” founded by Gobierno de Aragón (D.G.A.) – Nanotechnologia oparta na urządzeniach hybrydowych grafen – materiał magnetyczny/nadprzewodnik.