BME VIK - Alkalmazott nanotudomány

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