Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Fizyka miękkiej materii
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFT-2-013-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Techniczna
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż. Haberko Jakub (haberko@fis.agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr hab. inż. Bernasik Andrzej (bernasik@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Haberko Jakub (haberko@fis.agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Studenci poznają podstawowe zagadnienia dotyczące fizyki miękkiej materii: polimerów, koloidów, układów amfifilowych, pian oraz ciekłych kryształów.

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 Ma ogólną wiedzę o zakresie fizyki miękkiej materii i jej znaczeniu dla współczesnej fizyki i innych nauk przyrodniczych FT2A_W01 Udział w dyskusji,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
M_W002 Rozumie podstawowe mechanizmy fizyczne procesów samoorganizacji zachodzących w materii miękkiej, oraz ich znaczenie dla formowania się bardzo złożonych układów, w tym również biologicznych FT2A_W01, FT2A_W05, FT2A_W02 Udział w dyskusji,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności
M_U001 Student posiada umiejętność samodzielnego opracowania zagadnienia z obszaru fizyki miękkiej materii, a następnie przedstawienia go w formie wypowiedzi ustnej, ewentualnie wspomaganej multimediami. FT2A_U01 Prezentacja
M_U002 Ma umiejętność sformułowania fizycznych podstaw zjawisk i procesów zachodzących w miękkiej materii, poprzez wskazanie praw i zasad nimi rządzących i decydujących o ich przebiegu. FT2A_U01 Udział w dyskusji,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
M_U003 Potrafi przeprowadzić proste obliczenia ilustrujące podstawowe procesy i zjawiska fizyki polimerów, koloidów i układów amfifilowych. FT2A_U02, FT2A_U03 Odpowiedź ustna,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi sformułować konkretną wypowiedź na pytania z obszaru fizyki miękkiej materii, a w szczególności potrafi wskazać, w jaki sposób opisuje ona zjawiska samoorganizacji dziejące się w miękkiej materii. FT2A_K02, FT2A_K01 Udział w dyskusji,
Odpowiedź ustna,
Egzamin,
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 Ma ogólną wiedzę o zakresie fizyki miękkiej materii i jej znaczeniu dla współczesnej fizyki i innych nauk przyrodniczych + - - - - + - - - - -
M_W002 Rozumie podstawowe mechanizmy fizyczne procesów samoorganizacji zachodzących w materii miękkiej, oraz ich znaczenie dla formowania się bardzo złożonych układów, w tym również biologicznych + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student posiada umiejętność samodzielnego opracowania zagadnienia z obszaru fizyki miękkiej materii, a następnie przedstawienia go w formie wypowiedzi ustnej, ewentualnie wspomaganej multimediami. - - - - - + - - - - -
M_U002 Ma umiejętność sformułowania fizycznych podstaw zjawisk i procesów zachodzących w miękkiej materii, poprzez wskazanie praw i zasad nimi rządzących i decydujących o ich przebiegu. + - - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi przeprowadzić proste obliczenia ilustrujące podstawowe procesy i zjawiska fizyki polimerów, koloidów i układów amfifilowych. - + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi sformułować konkretną wypowiedź na pytania z obszaru fizyki miękkiej materii, a w szczególności potrafi wskazać, w jaki sposób opisuje ona zjawiska samoorganizacji dziejące się w miękkiej materii. + - - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

1. Cechy charakterystyczne materii miękkiej – 3 godz.
2. Podstawowe zjawiska powierzchniowe: zwilżanie, kapilarność – 3 godz.
3. Geometria fraktalna, model perkolacji – 2 godz.
4. Właściwości roztworów polimerów; kształt makrocząsteczki w roztworze – model kłębka przypadkowego – 2 godz.
5. Termiczne i mechaniczne właściwości polimerów, sprężystość entropowa, przejście szkliste – 3 godz.
6. Elementy reologii polimerów: krzywa płynięcia; parametry reologiczne; lepkosprężystość polimerów – 2 godz.
7. Ogólna charakterystyka koloidów; oddziaływania cząstek koloidalnych, elektrostatyczne oddziaływanie podwójnych warstw, efekty elektrokinetyczne – 3 godz.
8. Struktura i własności piany – 2 godz.
9. Ogólna charakterystyka substancji amfifilowych; monowarstwy surfaktantów i warstwy Langmuira-Blodgett, micelizacja, membrany i podwójne warstwy amfifilowe (lipidy) – 3 godz.
10. Elementy fizyki ciekłych kryształów. Mezofazy (CK, kryształy plastyczne, kryształy condis). Tekstury molekularne. Optyczne własności. Anizotropia diamagnetyczna i dielektryczna. Anizotropia lepkości. Wybrane zastosowania – 3 godz.
11. Samoorganizacja supramolekularna: w układach kopolimerów blokowych, w układach amfifilowych i w mikroemulsjach, w świecie biocząsteczek – 4 godz.

Ćwiczenia audytoryjne:

1. Obliczenia dotyczące kształtu makrocząsteczki w roztworze za pomocą modelu kłębka przypadkowego.
2. Obliczenia dotyczące pojęć związanych z funkcjami rozkładu mas cząsteczkowych polimerów.
3. Obliczenia dotyczące własności mechanicznych polimerów z wykorzystaniem modeli płynów lepkosprężystych.
4. Obliczenia dotyczące krystalizacji i topnienia polimerów.
5. Rozpraszanie niskokątowe neutronów i promieniowania X – obliczenia struktury polimerów na podstawie danych pomiarowych.
6. Obliczenia szybkości sedymentacji cząstek koloidalnych.
7. Stabilizacja zawiesin koloidalnych ładunkiem elektrycznym oraz stabilizacja steryczna – obliczenia krytycznego stężenia koagulacji oraz długości Debye’a.

Zajęcia seminaryjne:

W trakcie zajęć seminaryjnych studenci samodzielnie opracowują współczesne zagadnienia (o charakterze praktycznym, inzynierskim) z obszaru fizyki miękkiej materii i przedstawiają je w formie krótkiej prezentacji. Zagadnienia te są sugerowane przez prowadzącego zajęcia, bądź mogą zostać zaproponowane przez studenta i zaakceptowane przez prowadzącego.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 116 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 40 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 1 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 15 godz
Udział w konwersatoriach 10 godz
Udział w wykładach 30 godz
Przygotowanie do zajęć 5 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 15 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa jest średnią arytmetyczną ocen z egzaminu, seminarium i ćwiczeń audytoryjnych. Konieczne jest zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych oraz zajęć seminaryjnych na ocenę pozytywną.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość podstawowych zagadnień fizyki ciała stałego.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Nanotechnologie, red. R.W.Kelsall i in., PWN 2008
2. Fizykochemia powierzchni, E.T.Dutkiewicz, WNT 1998
3. I.W. Hamley, Introduction to Soft Matter: Polymers, Colloids, Amphiphiles and Liquid Crystals, Wiley 2000.
4. Richard A.L. Jones, Soft Condensed Matter, http://www.shef.ac.uk/physics/people/rjones/PDFs/.
5. M. Daoud and C.E. Williams (eds.), Soft Matter Physics, Springer 1999.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:
  1. Justyna Jaczewska, Andrzej Budkowski, Andrzej Bernasik, Jakub Haberko, Jakub Rysz Ordering domains of spin cast blends of conjugated and dielectric polymers on surfaces patterned by soft- and photo-lithography, Soft Matter 5, 234–241 (2009)
  2. J. Haberko, A. Bernasik, W. Łużny, J. Raczkowska, J. Rysz, A. Budkowki Dendrites and pillars in spin cast blends of polyaniline or its oligomeric analogue, Synthetic Metals 160(23–24), 2459–2466 (2010)
  3. Jakub Haberko, Andrzej Bernasik, Wojciech Łużny, Magdalena Hasik, Joanna Raczkowska, Jakub Rysz, Andrzej Budkowski Humidity and wetting effects in spin-cast blends of insulating polymers and conducting polyaniline doped with DBSA, Journal of Applied Polymer Science 127(3) 2354–2361 (2013)
  4. Frank Scheffold, James N. Wilking, Jakub Haberko, Frédéric Cardinaux, Thomas G. Mason The jamming elasticity of emulsions stabilized by ionic surfactants, Soft Matter 10(28) 5040–5044 (2014)
  5. Jakub Haberko, Mateusz M. Marzec, Andrzej Bernasik, Wojciech Łużny, Pierre Lienhard, Alexandre Pereira, Jérôme Faure-Vincent, David Djurado, Amélie Revaux XPS depth profiling of organic photodetectors with the gas cluster ion beam, Journal of Vacuum Science & Technology B vol. 34(3), 03H119-1–03H119-5 (2016)
  6. Andrzej Bernasik, Jakub Haberko, Mateusz M. Marzec, Jakub Rysz, Wojciech ŁUŻNY, Andrzej Budkowski Chemical stability of polymers under argon gas cluster ion beam and x-ray irradiation, Journal of Vacuum Science & Technology B 34(3), 030604-1–030604-5 (2016)
Informacje dodatkowe:

Pojedyncza nieusprawiedliwiona nieobecność na zajęciach seminaryjnych lub audytoryjnych wymaga przerobienia omawianego materiału we własnym zakresie. W przypadku większej liczby nieobecności prowadzący ustala formę i termin zaliczenia takich zajęć, jednak nie później niż do ostatniego dnia zajęć w danym semestrze. Więcej niż jedna nieusprawiedliwiona nieobecność na zajęciach audytoryjnych lub seminarium może skutkować brakiem zaliczenia tych zajęć.