BME VIK - Alkalmazott nanotudomány

vissza a tantárgylistához nyomtatható verzió

Alkalmazott nanotudomány

A tantárgy angol neve: Applied Nanoscience

Adatlap utolsó módosítása: 2022. június 1.

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,

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 rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

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

Tanszéki fejlesztésű e-learning anyagok, amelyek a teljes tananyagot lefedik.

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

Kontaktóra	56
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

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

Alkalmazott nanotudomány