Nanotechnologie – magisterský studijní obor

První ročník

Zimní část
1. týden
   Úvodní týdenní soustředění KEF/BAT ‣‣prof. RNDr. Miroslav Mašláň, CSc.
 
Kategorie:PovinnýHodinová dotace
Zakončení:ZápočetPřednášekCvičeníSeminářů
Kreditů:225
  • Anotace

    Přednášky:

    1. Úvod do studia nanotechnologíí
    2. Historie nanotechnologií
    3. Praktické aplikace a využití nanotechnologií
    4. Zdravotní a sociální aspekty nanotechnologií

    Semináře:

    1. Organizace studia oboru „Nanotechnologie“
    2. Testování znalostí uchazečů ve fyzice, matematice, chemii a biologii
    3. Tvorba studijních plánů jednotlivých uchazečů
    4. Návštěva jednotlivých pracovišť, seznámení se s vědeckou problematikou řešenou v Centru výzkumu nanomateriálů, Katedře experimentální fyziky a Společné laboratoři optiky
  • Požadavky na studenta
    • Účast na týdenním soustředění
  • Literatura
    1. T. Prnka, K. Šterlink: Nanotechnologie, Česká společnost pro nové materiály, Repronis Ostrava, 2004

×Zavřít 

2.–4. týden
 Matematický seminář KEF/BMS ‣‣Mgr. Jan Říha, Ph.D.
 
Kategorie:DoporučenýHodinová dotace
Zakončení:ZkouškaPřednášekCvičeníSeminářů
Kreditů:345
  • Anotace
    1. Vektorová algebra
      1. Skalární a vektorové fyzikální veličiny, jejich vlastnosti
      2. Pojem vektoru. Vektorový prostor
      3. Aritmetický a geometrický pojem vektoru
      4. Lineární kombinace vektorů, lineárně závislý a nezávislý systém vektorů, báze a dimenze vektorového prostoru
      5. Operace s vektory - skalární, vektorový a smíšený součin vektorů
      6. Transformace souřadnic vektoru v křivočarých souřadných soustavách používaných ve fyzice
      7. Užití vektorového počtu ve fyzice
    2. Tenzorový počet
      1. Anizotropní prostředí. Tenzorové fyzikální veličiny, jejich vlastnosti
      2. Pojem tenzoru
      3. Algebraické operace s tenzory
      4. Transformace složek tenzoru
      5. Tenzory ve fyzice
    3. Diferenciální počet funkce jedné proměnné
      1. Reálná funkce jedné reálné proměnné, základní typy funkce, jejich vlastnosti
      2. Limita funkce, základní pravidla pro výpočet limity
      3. Derivace funkce, její fyzikální a geometrický význam
      4. Diferenciál funkce, jeho fyzikální a geometrický význam
      5. Derivace vyšších řádů, fyzikální význam druhé derivace
    4. Diferenciální počet funkce dvou a více proměnných
      1. Reálná funkce více reálných proměnných
      2. Parciální derivace prvního a vyšších řádů
      3. Totální diferenciál prvního a vyšších řádů
    5. Integrální počet funkce jedné proměnné
      1. Primitivní funkce, neurčitý integrál
      2. Základní metody a pravidla integrování
      3. Určitý integrál a jeho výpočet
      4. Užití určitého integrálu v geometrii a ve fyzice
    6. Úvod do řešení diferenciálních rovnic
      1. Pojem diferenciální rovnice
      2. Řešení základních typů diferenciálních rovnic 1. řádu – rovnice se separovatelnými proměnnými, homogenní rovnice, lineární rovnice
      3. Řešení diferenciálních rovnic 2. řádu s konstantními koeficienty
    7. Integrální počet funkce dvou a více proměnných
      1. Dvojný integrál a jeho výpočet
      2. Trojný integrál a jeho výpočet
  • Požadavky na studenta
    • Složení zkoušky
  • Literatura

×Zavřít 

 Fyzikální seminář KEF/BFS ‣‣doc. RNDr. Roman Kubínek, CSc.
 
Kategorie:DoporučenýHodinová dotace
Zakončení:ZkouškaPřednášekCvičeníSeminářů
Kreditů:345
  • Anotace
    1. Kinematika a dynamika hmotného bodu. Newtonovy pohybové zákony. Práce, energie, zákon zachování mechanické energie. Mechanika soustavy hmotných bodů. Mechanika tuhého tělesa. Všeobecná gravitace
    2. Mechanika tekutin. Volné netlumené a tlumené harmonické kmity. Nucené harmonické kmity. Stojaté vlny
    3. Základní poznatky molekulové fyziky, stav soustavy, pravděpodobnost rovnovážného stavu, rovnovážný děj, děje vratné a nevratné. Vnitřní energie soustavy, děje v ideálním plynu, stavová rovnice, měrná a molární tepelná kapacita
    4. Základní poznatky kinetické teorie plynů, základní rovnice pro tlak plynu, vztah mezi teplotou a kinetickou energií soustavy. Maxwellův zákon o rozdělení rychlostí molekul v plynu, rozdělovací funkce, Maxwell-Boltzmanovy statistiky. Termodynamické zákony, pojem entropie. Transport tepla vedením, prouděním a radiací. Základy kinetické teorie kapalin a pevných látek
    5. Elektrostatické pole ve vakuu a v dielektriku, elektrostatická indukce. Potenciál elektrostatického pole, nenabitý vodič v elektrostatickém poli. Kapacita vodičů, kondenzátory
    6. Stacionární elektrické pole. Rovnice spojitosti elektrického proudu, Kirchhoffovy zákony a jejich užití při řešení elektrických sítí. Ustálený elektrický proud v kovových vodičích, polovodičích, elektrolytech, plynech a ve vakuu
    7. Stacionární magnetické pole, Biotův-Savartův-Laplaceův zákon, Lorentzova síla. Síly působící v magnetickém poli na nabitou částici a vodič s proudem
    8. Nestacionární elektromagnetické pole, Faradayův zákon elektromagnetické indukce, vlastní a vzájemná indukce. Střídavé proudy, řešení obvodů s ideálními prvky R, L, C. Elektromagnetické kmity a vlny
    9. Maxwellova teorie nestacionárního elektromagnetického pole, aplikace teorie na zvláštní typy polí (elektrostatické, magnetostatické, stacionární, kvazistacionární, nestacionární), pole oscilujícího dipólu a elektromagnetické vlny, šíření vln v neomezených prostředích: bezztrátovém, ztrátovém a elektricky anizotropním, vlny na rozhraní a Kirchhoffova teorie ohybu. Zákony zachování elektromagnetického pole
    10. Zákony geometrické optiky, paprskové zobrazování, lom a odraz světla a jejich využití základní typy optických systémů, optické přístroje
    11. Fyzikální podstata, vznik a šíření optického záření, vlnová rovnice, rovinná a sférická postupná vlna.Vlastnosti a klasifikace optických prostředí, disperze, absorpce a rozptyl světla. Popis a vlastnosti polarizovaného světla
    12. Šíření světla v anizotropním prostředím, klasifikace anizotropních materiálu a jejich využití. Interference a koherence světla, popis, realizace a využití dvousvazkové a mnohosvazkové interference. Difrakce světla, metody popisu, Fresnelova a Fraunhoferova teorie difrakce, vlnová teorie zobrazování, princip optické holografie. Korpuskulárně-vlnový dualismus světla a látky, kvantové generátory světla (lasery). Základní nelineární optické jevy
    13. Kvantové představy ve fyzice. Matematický aparát nerelativistické kvantové mechaniky (vlnová funkce, operátory fyzikálních veličin, Schrödingerova rovnice, spin mikročástice, Pauliho rovnice). Kvantová teorie systémů mnoha částic
    14. Přibližné metody kvantové mechaniky. Relativistická kvantová mechanika (K-G-F rovnice, Dirackova rovnice). Konkrétní aplikace kvantové mechaniky. Obecná formulace kvantové mechaniky (vektor stavu, Hilbertův prostor, teorie reprezentací, Dirackova závorková symbolika)
    15. Elektromagnetické záření. Atomový obal, modely atomu. Kvantování elektronových drah. Atomy s více elektrony, zářivé jevy v atomovém obalu. Korpuskulárně vlnový dualismus. Bohrův model atomu vodíku
    16. Jádro atomu, složení, vlastnosti, modely. Radioaktivní rozpad. Jaderné procesy a energetika. Ionizující záření. Dozimetrie. Elementární částice, interakce, zákony zachování
    17. Teorie relativity Lorentzova transformace a její důsledky. Vektory a tenzory v Minkowského prostoročase. Relativistická dynamika částice. Lagrangeovský formalismus v teorii relativity. Relativisticky kovariantní formulace elektrodynamiky. Úvod do obecné teorie relativity
  • Požadavky na studenta
    • Složení zkoušky
  • Literatura

×Zavřít 

 Seminář fyzikální chemie KEF/BSFC ‣‣
 
Kategorie:DoporučenýHodinová dotace
Zakončení:ZkouškaPřednášekCvičeníSeminářů
Kreditů:345
  • Anotace
    1. Úvod do fyzikální chemie. Elektrochemie
    2. Základní představy o elektrolytech a elektrolýze. Vodivost elektrolytu a její měření. Molární vodivost. Využití vodivostních měření. Konduktometrie, konduktometricé titrace. Převodová čísla
    3. Aktivita a aktivní koeficient elektrolytů – silné elektrolyty. Iontová čísla. Debyeova-Hückelova teorie
    4. Rovnováhy v roztocích slabých elektrolytů. Vývoj pojmu kyseliny a báze. Kvantitativní popis protolytických rovnováh. Autoprotolýza vody. Konstanty kyselosti a bazicity. Pufry, pH, Hendersonova-Hasselbachova rovnice. Amfoterní elektrolyty
    5. Základní představy o elektromotorické síle galvanického článku. Elektrodový potenciál. Nernstova rovnice pro elektrodový potenciál. Klasifikace poločlánků – elektrod. Elektrody prvního druhu. Elektrody druhého druhu. Elektrolyty oxidačně-redukční. Iontově selektivní elektrody. Potenciometrie, měření pH. Potenciometrické titrace. Elektrická dvojvrstva
    6. Elektrolýza a chemické zdroje proudu. Elektrodová polarizace. Přepětí. Princip polarografie. Voltametrie. Amperometrické titrace. Coulometrie
    7. Koloidní soustavy. Příprava solí. Dialýza. Elektrodialýza, ultrafiltrace. Sedimentace. Elektroosmosa. Elektroforesa. Emulze. Pěny. Aerodisperze a životní prostředí
  • Požadavky na studenta
    • Složení zkoušky
  • Literatura
    1. O. Fischer a kol.: Fyzikální chemie, SPN Praha, 1983
    2. R. Brdička, J. Dvořák: Fyzikální chemie, Academia Praha, 1988

×Zavřít 

 Měřicí systémy a snímače KEF/BMSS ‣‣RNDr. Tomáš Rössler, Ph.D.
 
Kategorie:DoporučenýHodinová dotace
Zakončení:ZkouškaPřednášekCvičeníSeminářů
Kreditů:345
  • Anotace
    1. Rozdělení a charakter měřicích systémů. Teoretický popis a modely snímačů jako koncových členů měřicího řetězce. Obecné chyby snímačů. Statické charakteristiky snímače, dynamické charakteristiky v časové (t-oblast), frekvenční (f-oblast) a komplexní frekvenční oblasti (p-oblast)
    2. Odporové snímače: principy, kontaktní snímače, snímače se stykovým odporem, měřicí potenciometry, tenzometry, snímače tepelné, záření, magnetických veličin, vlhkosti, speciální snímače
    3. Ionizační snímače: principy, snímače polohy, ionizačního záření, vakua
    4. Emisní snímače: snímače světla, scintilační snímače jaderného záření
    5. Indukčnostní snímače: principy, snímače se vzduchovou mezerou, s otevřeným magnetickým obvodem, s potlačeným polem, bez feromagnetika, snímače úhlové výchylky, selsyny a magnesyny, snímače rychlosti
    6. Magnetické snímače: principy, magnetoelastické, magnetoanizotropní snímače, snímače založené na Wiedemannově jevu
    7. Kapacitní snímače
    8. Hallův snímač
    9. Indukční snímače: principy, snímače elektromagnetické, snímače přímočarého pohybu, vibrační elektromagnetické snímače, elektromagnetické snímače pro úhlové pohyb, snímače elektrodynamické, vibrační, magnetostrikční, snímače rychlosti
    10. Piezoelektrický snímač
    11. Termoelektrické snímače
    12. Snímače světelného záření
  • Požadavky na studenta
    • Složení zkoušky
  • Literatura
    1. K. Zehnula: Snímače neelektrických veličin, SNTL Praha, 1983
    2. D. Hoffmann: Priemyselná meracia technika, Alfa Bratislava, 1988
    3. Firemní literatura. Technická dokumentace snímačů a zařízení

×Zavřít 

5. týden
 Vědecká komunikace KEF/BVEK ‣‣RNDr. Martin Heřmánek, Ph.D.
 
Kategorie:PovinnýHodinová dotace
Zakončení:ZápočetPřednášekCvičeníSeminářů
Kreditů:310
  • Anotace
    1. Zásady výstavby vědeckého a odborného textu. Struktura vědeckého článku. Abstrakt
    2. Grafická úprava odborných článků. Obrázky. Citování literárních odkazů. Od rukopisu k vytištění publikace
    3. Ústní sdělení – přednáška. Příprava přednášky. Technika projevu. Diskuze po přednášce
    4. Plakátové sdělení (poster). Diskuse u posteru
    5. Zásady psaní diplomových, disertační prací a výzkumných zpráv, laboratorních a měřících protokolů
    6. Oponentské a recenzní posudky
    7. Vědecká periodika, sborníky. Elektronické publikování
  • Požadavky na studenta
    • Účast na semináři
    • Příprava ústní prezentace a posteru
  • Literatura
    1. Z. Šesták: Jak psát a přednášet o vědě, Akademia Praha, 2000
    2. D. Meško, D. Katuščák a kolektiv: Akademická příručka, Osveta Martin, 2006

×Zavřít 

7.–9. týden
 Fyzikální základy nanotechnologií 1 KEF/BFZN1 ‣‣RNDr. Jiří Tuček, Ph.D.
 
Kategorie:PovinnýHodinová dotace
Zakončení:ZkouškaPřednášekCvičeníSeminářů
Kreditů:330
  • Anotace
    1. Nanotechnologie a nanostruktury: Vymezení základních pojmů v nanosvětě, historie, vývoj a současné směry nanotechnologie, klasifikace nanomateriálů (nanočástice, nanoprášky, nanokompozity, ferofluidy, koloidy, nanoklastry, amorfní materiály atd.)
    2. Fyzikální jevy v nanosvětě: Úvod do fyziky pevných látek, krystalové struktury materiálů (geometrie krystalové mřížky, symetrie krystalů, reciproký mřížový prostor), kmity krystalové mřížky – fonony, poruchy v pevných látkách (vakance, příměrové atomy, dislokace), základy pásové teorie pevných látek, závislost fyzikálních vlastností materiálu na jeho rozměrech (kritické rozměry), souhrn základních fyzikálních jevů v nanosvětě, kvantové tunelování, mezimolekulární a povrchové síly
    3. Nanočástice, nanoklastry, kvantové dráty a kvantové tečky: Fyzikální popis a jejich aplikace
    4. Mechanické vlastnosti nanostruktur: Chování Youngova modulu v závislosti na rozměru částic, Hall-Petchova rovnice pro nanomateriály
    5. Elektrické vlastnosti nanostruktur: Pásový model nanomateriálů a jeho závislost na velikosti částic, vodivost nanomateriálů, permitivita nanomateriálů
    6. Optické a transportní vlastnosti nanostruktur: Interakce elektromagnetického záření s látkou – fenomenologický popis, optické konstanty, nelineání index lomu
  • Požadavky na studenta
    • Složení zkoušky
    • Znalost tématu, schopnost diskutovat o tématu v širších souvislostech
  • Literatura
    1. Ch. P. Poole, F. J. Owens: Introduction to Nanotechnology, John Wiley & Sons New Jersey, 2003
    2. V. E. Borisenko, S. Ossicini: What is What in the Nanoworld, A Handbook on Nanoscience and Nanotechnology, WILEY-VCH Verlag Weinhein, 2004
    3. F. Bassasi, G. Pastori Parravicini: Electronic and Optical Properties of Solids, Pergamon Press London, 1975
    4. C. Kittel: Introduction to Solid State Physics, John Wiley & Sons New York, 1996
    5. J. Singleton: Band Theory and Electronic Properties of Solids, Oxford University Press Oxford, 2001
    6. L. Dvořák: Úvod do fyziky kondenzovaných látek, Univerzita Palackého Olomouc, 1993
    7. J. N. Israelachvili: Intermolecular and Surface Forces, Academic Press London, 1985
    8. D. K. Ferry, S. M. Goodnick: Transport in Nanostructures, Cambridge University Press Cambridge, 1997

Prezentace BFZN1

×Zavřít 

 Programování a numerické metody SLO/BPNM ‣‣ing. Jaromír Křepelka, CSc.
 
Kategorie:PovinnýHodinová dotace
Zakončení:ZkouškaPřednášekCvičeníSeminářů
Kreditů:31530
  • Anotace
    1. Počítačové chyby
    2. Algebraické metody: soustavy lineárních algebraických rovnic, LU rozklad, inverze matic, nulové body polynomu, vlastní čísla a vektory matic, QR algoritmus
    3. Řešení soustav nelineárních rovnic: Newtonova metoda, Richmondova metoda, Čebyševovy metody, Warnerovo schéma, gradientní metody
    4. Interpolování, numerické derivování a integrování, splajnové funkce
    5. Numerické řešení obyčejných diferenciálních rovnic, počáteční a okrajová úloha, diferenční metody
    6. Minimalizace funkcí a optimalizace, simplexová metoda, metoda konjugovaných vektorů, lineární programování, kombinatorické úlohy
    7. Základy numerického řešení parciálních diferenciálních rovnic
  • Požadavky na studenta
    • Složení ústní zkoušky
  • Literatura
    1. W. H. Press, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling, B. P. Flannery: Numerical Recipes, Cambridge University Press Cambridge, 1992
    2. B. P. Flannery, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling: Numerical Recipes – The Art of Scientific Computing, Cambridge University Press, 1986
    3. M. Kubíček, M. Dubcová, D. Janovská: Numerické metody a algoritmy, Vysoká škola chemicko-technologická Praha, 2005
    4. V. Mošová: Numerické metody, Vydavatelství UP Olomouc, 2003
    5. E. Vitásek: Numerické metody, SNTL Praha, 1982

×Zavřít 

11.–14. týden
 Laboratorní praxe, projekt 1 KEF/BLP1 ‣‣prof. RNDr. Miroslav Mašláň, CSc.
 
Kategorie:PovinnýHodinová dotace
Zakončení:KolokviumPřednášekCvičeníSeminářů
Kreditů:9140
  • Anotace
    1. Laboratorní praxe na výzkumných a vývojových pracovištích Katedry experimentální fyziky, Společné laboratoře optiky a Centra výzkumu nanomateriálů
  • Požadavky na studenta
    • 100% účast
    • Vypracování projektu a jeho obhajoba
  • Literatura
    1. Dle řešené problematiky v projektu

×Zavřít 

15.–17. týden
 Teorie signálů a informace 1 KEF/BTS1 ‣‣doc. RNDr. Libor Machala, Ph.D.
 
Kategorie:PovinnýHodinová dotace
Zakončení:ZkouškaPřednášekCvičeníSeminářů
Kreditů:330
  • Anotace
    1. Vymezení signálů, teorie signálů a přenosových soustav
    2. Fourierova analýza determinovaných signálů a impulsů a její praktické provádění. Fourierova analýza v oblasti se spojitým časem a v diskrétních systémech. Algoritmus rychlé Fourierovy transformace
    3. Vlastnosti Fourierovy transformace. Konvoluce a Fourierovo spektrum
    4. Laplaceova a Hilbertova transformace
    5. Korelace determinovaných signálů
    6. Vlastnosti lineárních a nelineárních přenosových soustav
    7. Charakteristické funkce a veličiny náhodných procesů a jejich realizací, chyby jejích odhadů
    8. Výkonová spektra náhodných procesů a jejich realizací
    9. Přenos náhodného signálu lineární soustavou
    10. Vliv šumu na signál
    11. Číslicové signály a jejich přenos
    12. Číslicové přenosové soustavy, jejich chybovost a modelování
  • Požadavky na studenta
    • Složení ústní zkoušky
  • Literatura
    1. J. Pospíšil: Analýzy a přenosové aspekty signálů, Univerzita Palackého Olomouc, 1994
    2. J. Uhlíř, P. Sovka: Číslicové zpracování signálů, ČVUT Praha, 2002
    3. R. W. Yeung: A First Course in Information Theory, Springer New York, 2002
    4. A. Angot: Užitá matematika pro elektrotechnické inženýry, SNTL Praha, 1972
    5. J. Bogr, J. Čajka, V. Šebesta: Teorie přenosu zpráv, SNTL Praha, 1975
    6. Z. Ertinger, J. Sklenář: Signály a soustavy, VUT Brno, 1980
    7. B. R. Levin: Teorie náhodných procesů a její aplikace v radiotechnice, SNTL Praha, 1965
    8. V. Hoffner: Úvod do teorie signálů, SNTL Praha, 1987
    9. J. Bajcsy, J. Vítovec: Telemetria a prenos údajov, Alfa Bratislava a SNTL Praha, 1988
    10. P. H. Young: Electronic communication techniques, Ch. E. Merrill Publ. Comp. and Bell-Howel Comp. Columbus, 1985

×Zavřít 

 Fyzika nanostruktur SLO/BFN ‣‣doc. Mgr. Jan Soubusta, Ph.D.
 
Kategorie:Povinně volitelnýHodinová dotace
Zakončení:ZkouškaPřednášekCvičeníSeminářů
Kreditů:330
  • Anotace
    1. Prostorové uspořádání v mezoskopických systémech. Nejčastější krystalové struktury (SC, FCC, BCC, hexagonální, nejtěsnější uspořádání), symetrie, periodická mřížka, nejbližší sousedi. Periodický potenciál, Blochův teorém. Mřížka, báze, operace symetrie, elementární buňka, primitivní buňka, indexy krystalových rovin
    2. Reciproká mřížka, Brillouinova zóna. Vztah mezi symetrií přímé a reciproké mřížky, Braggův zákon rozptylu, experimentální difrakční metody. Strukturní faktory. Fourierova analýza báze
    3. Krystalová vazba. Kohezní energie. Van der Waalsova vazba, krystaly inertních plynů, Lennard-Jonesův potenciál, rovnovážné mřížkové konstanty. Iontové krystaly, elektrostatická energie. Pauliho vylučovací princip, výměnná interakce. Kovové krystaly. Vodíková vazba
    4. Fonony, kmity mřížky. Rovnovážné polohy jader, harmonický rozvoj ve výchylkách, silové konstanty. Malé výchylky, diagonalizace (normální souřadnice), nezávislé oscilátory, kvantování normálních modů, energetické hladiny - fonony. Grupová rychlost. Podélné/příčné, akustické/optické fonony. Disperzní závislosti, popis pomocí vektoru kvazihybnosti z 1.BZ. 1D řetízek atomů (stejných/různých). Teplotní vlastnosti pevnolátkových struktur: Einsteinův model, Debyeův model měrných tepel, hustota modů. Anharmonické efekty, tepelná roztažnost. Tepelná vodivost mřížky
    5. Kovy, Fermiho plyn volných elektronů. Krystal jako potenciálová krabice - diskrétní energetické stavy v potenciálové jámě. Model volných elektronů, Fermiho-Dirakovo rozdělení, Fermiho energie, chemický potenciál. Přechod k Boltzmanovu rozdělení. Hustota stavů elektronů v kovech. Tepelná vodivost elektronů, měrné teplo elektronového plynu. Experimentální měrné teplo s příspěvkem od elektronů i od mřížky. Elektrická vodivost, Ohmův zákon, experimentální relaxační doby. Odezva elektronového plynu na vnější elektrické a magnetické pole. Hallův koeficient, cyklotronová frekvence
    6. Fermiho plochy v kovech. Pásová schémata. Sestrojení Fermiho plochy v přiblíženi téměř volných elektronů. Elektronové, děrové a otevřené orbitaly. Výpočty pásové struktury: metoda těsné vazby. Disperzní závislosti pro různé typy mřížek. Wignerova=Seitzova metoda
    7. Energetické pásy. Model téměř volných elektronů. Vznik zakázaných pásů, Schrodingerova rovnice v jednoelektronovém přiblížení, přechod k Fourierovým komponentám. Blochovy funkce. Model těsné vazby a další metody výpočtu elektronových struktur. Ústřední rovnice, speciální případy řešení. Kvazihybnost elektronu. Kronigův-Penneyův model
    8. Polovodiče. Různé typy: IV, IV-IV, III-V, II-VI. Zakázaný pás přímý/nepřímý, vlastní/příměsová vodivost. Pohybové rovnice elektronu v energetickém pásu. Definice efektivní hmotnosti, její experimentální měření. Porozumění disperzním závislostem pásů v 1.BZ. Díry, vlastnosti děr. Koncentrace vlastních nositelů proudu (elektronů a děr). Příměsi: donory, akceptory, tepelná ionizace. Pohyblivost nositelů za přítomnosti příměsí. Termoelektrické jevy
    9. Plazmony. Kolektivní excitace Fermiho moře elektronů. Dielektrická funkce, relativní permitivita. Odezva plazmatu v limitě dlouhých vln, definice plazmatu, plazmové frekvence. Disperzní zákon pro elektromagnetické vlny. Plazmon: kvantum oscilací plazmatu, elektrostatické stínění, polariton
    10. Optické procesy. Mezipásové elektronové přechody, sdružená hustota stavů. Excitony: Frenkelovy (s malým poloměrem, silně vázaný), Mottovy-Wannierovy (vzdálenost elektronu a díry, slabě vázané)
  • Požadavky na studenta
    • Složení zkoušky
    • Znalost tématu, schopnost diskutovat o tématu v širších souvislostech
  • Literatura
    1. C. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Akademia Praha, 1985
    2. E. Majerníková: Fyzika pevných látek, Univerzita Palackého Olomouc, 1999
    3. J. Celý: Kvazičástice v pevných látkách, Vutium Brno, 2004
    4. L. Eckertová a kol.: Fyzikální elektronika pevných látek, Karolinum Praha, 1992
    5. R. F. Pierret: Advanced semiconductor fundamentals, Pearson Education 2003
    6. S. Nakajima, Y. Toyozawa, R. Abe: The Physics of Elementary Excitations, Springer-Verlag Berlin, 1980
    7. P. Y. Yu, M. Cardona: Fundamentals of Semiconductors, Physics and Materials Properties, Springer Berlin, 2005
    8. H. Haug, S. W. Koch: Quantum Theory of the Optical and electronic Properties of Semiconductors, World Scientific New Jersey, 2004
    9. C. Klingshirn: Semiconductor Optics, Springer Berlin, 2005

×Zavřít 

Letní část
1. týden
   Aplikované nanotechnologie KEF/BAPN ‣‣Mgr. Milan Vůjtek, Ph.D.
 
Kategorie:Povinně volitelnýHodinová dotace
Zakončení:ZkouškaPřednášekCvičeníSeminářů
Kreditů:330
  • Anotace
    1. Metody tvorby nanostruktur
      1. Obecné problémy tvorby nanostruktur
      2. Fotolitografie, rezisty, aditivní a subtraktivní metody, metody tvorby vrstev
      3. Metody zpracování svazkem
      4. Softlitografické techniky, mikrokontaktní tisk, nanoimprint
      5. Samouspořádání a jeho aplikace, samouspořádané monovrstvy, LB vrstvy
      6. Skenovací nanolitografie – silové, elektrické a speciální techniky, aplikace pro záznamová média
    2. Aplikace základních nanosystémů
      1. Aplikace nanočástic – využití jednotlivých zvláštních vlastností
      2. Aplikace nanodrátů a nanotrubiček
    3. Nanomanipulace
      1. Manipulace pomocí mikroskopů a svazků
      2. Optická pinzeta
      3. Nanomanipulátory
      4. Mikronástroje
    4. Nanoelektronika
      1. Omezení současné elektroniky, CMOS FET tranzistor
      2. Adaptace a rozšířené architektury pro nanosystémy (paralelizace, rekonfigurace, softcomputing), speciální hradla, DNA počítače
      3. Technologie elektronických nanosytémů, molekulární elektronika, rezonanční tunelovací prvky, optoelektronika s kvantovými prvky, kvantové celulární automaty, jednoelektronová zařízení
    5. MEMS, NEMS a molekulární stroje
      1. Definice mikrosystémových technologií, MEMS a NEMS, pracovní domény, techniky tvorby, integrace a materiály
      2. Základní MEMS senzory: tlakoměry, akcelerometry, gyroskopy
      3. Mikroelektrooptickomechanické systémy, digitální světelný procesor, spínání optických signálů
      4. Radiofrekvenční MEMS
      5. MEMS pohybové členy, mikronosník, principy pohybu, motorky
      6. Mikrofluidika, ventily, čerpadla
      7. Nanoelektromechanické systémy, konstrukce, příklady
      8. Molekulární stroje: supramolekulární chemie, definice MS, samovolné pohyby, molekulární nástroje, molekulární motory
  • Požadavky na studenta
    • Složení ústní zkoušky
  • Literatura
    1. B. Bhushan: Springer Handbook of Nanotechnology, Springer Berlin, 2004
    2. M. D. Ventra, S. Evoy, J. R. Heflin: Introduction to Nanoscale Science and Technology, Springer, 2004
    3. C. Dupas, P. Houdy, M. Lahmani: Nanoscience. Nanotechnologies and Nanophysics, Springer Berlin, 2007
    4. M. Köhler, W. Fritzsche: Nanotechnology. An Introduction to Nanostructuring Techniques, Wiley-VCH Weinheim, 2007
    5. G. Schmid: Nanoparticles. From Theory to Application, Wiley
    6. K. Goser, P. Glösekötter, J. Dienstuhl: Nanoelectronics and Nanosystems, Springer Berlin, 2004
    7. M. Husák: Mikrosenzory a mikroaktuátory, Academia Praha, 2008

Prezentace BFZN1

×Zavřít 

Druhý ročník