Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Nanotudomány

    A tantárgy angol neve: Nanoscience

    Adatlap utolsó módosítása: 2019. szeptember 5.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar
    Villamosmérnöki Szak
    Doktoranduszi Választható Tantárgy
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIETD081   4/0/0/v 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Bonyár Attila, Elektronikai Technológia Tanszék
    A tantárgy tanszéki weboldala http://www.ett.bme.hu/bonyar_attila
    4. A tantárgy előadója

    Dr. Bonyár Attila

    egyetemi docens

    Elektronikai Technológia Tsz

    Dr. Sántha Hunor

    egyetemi docens

    Elektronikai Technológia Tsz

    Reichardt András

    tanársegéd

    Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tsz

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Fizika, Elektronikai technológia és anyagtudomány

    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIETMA07", "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIETMA07", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0
    VAGY
    TárgyEredmény( "BMEVIETM114", "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIETM114", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:

    A tárgyat nem vehetik fel azok, akik a Nanotudomány, VIETMA07 tárgyat teljesítették.

    7. A tantárgy célkitűzése
    Jelenségek tanulmányozása szerves és szervetlen rendszerekben, amelyek néhány száztól néhány millió atomból állhatnak (0,2...100 nm-es tartományba tartoznak). A tárgy három fő tematikai részre különíthető. Az első rész elméletileg tekinti át a nanotartományba eső rendszerek fizikáját, a skálázással kapcsolatos kérdéseket, a vonatkozó alapvető kvantummechanikai és szilárdtest fizikai jelenségeket. A második rész a nanoanyagok fizikai tulajdonságaival, előállítási technológiájukkal és fő alkalmazási területeivel foglalkozik, beleértve szerves és szervetlen rendszereket is. A harmadik rész célja a nanometrológia bevezetése, a nano méretskálán alkalmazható mikroszkópos és spektroszkópiás eljárások megismertetése.
    8. A tantárgy részletes tematikája
    1. hét - Bevezetés. A nanotudomány által használt fogalmak definiálása. A nano mint mérettartomány. A fizikai tulajdonságok megváltozása a nano-méretskálán (újdonságok a nanovilágban). Az anyagok felépítése, bottom-up megközelítésben.
    2. hét - A geometriai skálázás hatásai. A top-down tervezés skálázási problémái. Makroszkopikus fizikai jellemzők (mechanikai, elektromos, egyéb), ezek mikroszkopikus értelmezése.
    3. hét - Szilárdtest fizikai alapok. Alapvető kvantummechanikai jelenségek, problémák és megoldásuk.
    4. hét - Transzportfolyamatok, Boltzmann transzport egyenlet. Diffúzió nanoméretekben. Félvezetők elmélete. A szilárdtest alapú eszközök modellezéséről. Quantum-dot alapú elektronika.
    5. hét - Egy-, két- és háromdimenziós nanoobjektumok. Nanostruktúrák osztályozása anyaguk alapján, az egyes csoportok fő „nano" jellegzetességei (fémek, elemi félvezetők, vegyület félvezetők, oxidok, stb.).
    6. hét - Nanoszerkezetek, nanoanyagok előállítási módszerei: gőzfázisú és szilárdfázisú eljárások.
    7. hét - Előállítási technológiák folytatás: folyadékfázisú módszerek, önszerveződő rendszerek (self-assembly). A nanolitográfia lehetőségei.
    8. hét - Fémes nanoszerkezetek elektromos és optikai tulajdonságai. A felületi plazmon rezonancia (SPR) fizikai háttere. Az SPR és a lokalizált felületi plazmon rezonancia (LSPR) alkalmazása érzékelőkben.
    9. hét - A szén allotrop módosulatai (gyémánt, grafit, fullerének, nanocsövek, grafén). Kristálytani leírás. Szilárdtestfizikai jellemzők. Előállítási technológiák.
    10. hét - A nanocsövek és grafén alkalmazási területei: Elektronikai (passzív és aktív) építőelemek. Szén alapú kompozitok, ezek mechanikai tulajdonságai. Grafén alapú elektronika (víziója), a grafén alkalmazása kijelzőkben. Nanocsövek alkalmazása a szenzorikában.
    11. hét - Különleges anyagi rendszerek. Biomolekulák. A DNS mint nano-építőelem. A fehérjék felépítése. Szerves és szervetlen nanorendszerek együttműködése. A bioszenzorika alapjai.
    12. hét - Nanoanyagok vizsgálati lehetőségei - áttekintés. A mikroszkópos eljárások alapjai, a felbontóképesség korlátai az egyes eljárásoknál. A pásztázó és transzmissziós elektronmikroszkópia (SEM és TEM) alapjai.
    13. hét - A pásztázó tűszondás mikroszkópia (SPM) alapjai. Atomerő mikroszkópia (AFM). Haladó SPM eljárások. Erőtér mikroszkópiák (elektrosztatikus, mágneses, Kelvin, stb.). Mechanikai tulajdonságok mérése a nano-méretskálán. Optikai közeltér-mikroszkópia.
    14. hét - Spektroszkópiai módszerek (SEM-EDS, XRF, XPS, AES, Raman-spektroszkópia, SERS, FT-IR) alapjai, az egyes eljárások előnyei, hátrányai.
    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    Előadás.

    10. Követelmények

    A szorgalmi időszakban: Két zárthelyi dolgozatot íratunk a 7., illetve a 14. hetekben.  Az aláírás megszerzésének feltételen mindkét zárthelyi dolgozat elégséges szintű teljesítése.

    A vizsgaidőszakban: A tantárgy szóbeli vizsgával zárul.

    11. Pótlási lehetőségek

    A zárthelyi dolgozatok pótlására, a pótlási héten van lehetőség. Pót-pót ZH főszabály szerint nincs.

    12. Konzultációs lehetőségek

    Igény szerint, az előadókkal előre egyeztetett időpontban, folyamatosan.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Mojzes I. Molnár L.M.: Nanotechnológia. Műegyetemi Kiadó, Budapest, 2007.

    Konczos Géza: Bevezetés a nanoszerkezetű anyagok világába

    Bhushan, Bharat: Handbook of Nanotechnology (Spinger)

    Bharat Bhushan: Handbook of Micro/Nano Tribology (CRC)

    http://www.nanotechnology.hu/

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontaktóra56
    Készülés előadásokra
    24
    Készülés gyakorlatokra
    0
    Készülés laborra
    0
    Készülés zárthelyire
    30
    Házi feladat elkészítése
    0
    Önálló tananyag feldolgozás
    0
     Vizsgafelkészülés 40
     Összesen 150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Dr. Bonyár Attila

    egyetemi docens

    Elektronikai Technológia Tsz

    Dr. Mojzes Imre

    egyetemi tanár

    Elektronikai Technológia Tsz