Είσοδος

Νανοϋλικά και Νανοτεχνολογία

Γενικά στοιχεία

 

 
Περιγραφή

 

H ανάγκη για νέα, προηγμένα υλικά και συστήματα με νέες ιδιότητες και συμπεριφορά, οδήγησε στα νανοϋλικά (μονοδιάστατα <100nm: Λεπτά & Υπέρλεπτα Υμένια, επικαλύψεις, πολυστρωματικές δομές κλπ, δισδιάστατα <100 nm: νανοσωλήνες, ίνες, νανοσύρματα κλπ, τρισδιάστατα <100 nm: νανοσωματίδια, κβαντικές τελείες, κλπ). Ως βάση για την ανάπτυξη νανοϋλικών θεωρείται κυρίως η διαδικασία και οι μηχανισμοί της εναπόθεσης των ατόμων ή μορίων από την αέρια φάση στην επιφάνεια ενός στερεού υλικού.

Σκοπός του μαθήματος είναι να εξοικιωθεί ο φοιτητής στις βασικές έννοιες και τα φαινόμενα που διέπουν τη νανοκλίμακα, στις κατηγορίες των Νανοϋλικών και στις αντίστοιχες ιδιότητές τους. Στόχος του μαθήματος είναι ο φοιτητής να εφαρμόσει διεργασίες σύνθεσης νανο-υλικών λαμβάνοντας υπόψη σύγχρονες εφαρμογές και κοινωνικές προεκτάσεις καθώς και να γνωρίζει και να εφαρμόζει τους τρόπους χαρακτηρισμού τους. 

 

 

New_Bitmap_Image.bmp 

Ύλη

    

 1. ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΝΑΝΟΚΛΙΜΑΚΑΣ

Υπερμοριακή Οργάνωση – Η αρχή: Μετακίνηση ενός ατόμου από μια επιφάνεια – Φαινόμενα Σήραγγας – Ενδομοριακές Δυνάμεις – Επιφάνειες, Ενδοεπιφάνειες – Αυτοοργάνωση και Ανασυγκρότηση Επιφάνειας.

2. ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΝΑΝΟΫΛΙΚΩΝ

Νάνο, Μικρο και Μεσοπορώδη Υλικά – Οργανικά-Ανόργανα Υβριδικά Υλικά – Νανοϋλικά άνθρακα (φουλερένια και παράγωγα, νανοσωλήνες και παράγωγα, οξείδιο του γραφενίου και παράγωγα, γραφένιο και παράγωγα, νανοΐνες) – Δενδριμερή – Νανοϋλικά 3 διαστάσεων, Νανοϋβριδικά υλικά – Νανοσύνθετα – Φυσικά νανοϋλικά. Νανοσωματίδια – Νανοσύρματα – Λεπτά Υμένια.

3. ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ – ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΝΑΝΟΫΛΙΚΩΝ

Τop down και bottom-up προσεγγίσεις.

Τεχνική της κολλοειδούς γέλης (τεχνική λύματος-πηκτής) (Sol-Gel) –

Τεχνικές Μικροκατεργασίας: Λιθογραφία, Εγχάραξη και Αφαίρεση υποστρωμάτων, Δέσμευση (σύνδεση) υποστρωμάτων – Τεχνικές χημικής εναπόθεσης ατμών (CVD): Τεχνολογία πλάσματος, Ξηρή χημική εγχάραξη σε περιβάλλον πλάσματος, Επιταξία μοριακής δέσμης, Τεχνικές Υδροθερμικής και διαλυτοθερμικής κατεργασίας, Σύνθεση με Μικροκύματα, Τεχνικές με χρήση μοτίβου (patterns or template assisted methods) – Ηλεκτροφόρηση- Ηλεκτροχημικές αποθέσεις-Μέθοδοι πλήρωσης μοτίβου από κολλοειδές διάλυμα διασποράς, φυγοκέντριση, Σύνθεση με electrospinning.

4. ΜΕΘΟΔΟΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΥ ΝΑΝΟΫΛΙΚΏΝ

Μικροσκοπία – SEM (Ηλεκτρονιακή Μικροσκοπία Σάρωσης) – TEM (Ηλεκτρονιακή Μικροσκοπία Διέλευσης Δέσμης) –Μικροσκοπία Σάρωσης Ακίδας (Scanning Probe Microscopy-SPM) / Σαρωτική Μικροσκοπία Σήραγγας (Scanning Tunneling Microscopy-STM).  Η Μέθοδος STM ως Εργαλείο στη Νανολιθογραφία, Παράγοντες που Επηρεάζουν την Εγχάραξη – Νανολιθογραφικές μέθοδοι βασισμένες σε Scanning Probe Microscopes –

Μικροσκοπία Ατομικών Δυνάμεων (Atomic Force Microscopy-AFM) – Μέθοδοι Μελέτης Επιφανειακών Δυνάμεων – Μέθοδοι SFA/AFM – Μικροσκοπία Μαγνητικών Δυνάμεων (Magnetic Force Microscopy-MFM) – Περίθλαση ηλεκτρονίων χαμηλής ενέργειας –Ηλεκτρονιακή φασματοσκοπία Auger (Auger

Electron Spectroscopy-AES) – Φασματοσκοπία ενεργειακών απωλειών ηλεκτρονίων (EELS) – Φασματοσκοπία ενεργειακής διασποράς ακτίνων Χ (EDX) – Φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων (XPS) – Φασματοσκοπία Raman.

5. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΝΑΝΟΫΛΙΚΩΝ

Εξάρτηση των Ιδιοτήτων από το μέγεθος – Μηχανικές/Τριβολογικές – Ηλεκτρικές, Μαγνητικές, Θερμικές ιδιότητες, Οπτικές.

6. ΜΕΜS/NEMS (ΜΙΚΡΟ ΚΑΙ ΝΑΝΟ ΗΛΕΚΤΡΟ-ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ) ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

(μικροροϊκές διατάξεις, βιοιατρικές νανοδιατάξεις, περιβάλλον και νανοϋλικά, υλικά και νανοδιατάξεις, διατάξεις αποθήκευσης δεδομένων κ.ά.).

7. ΚΟΙΝΩΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΗΘΙΚΕΣ ΠΡΟΕΚΤΑΣΕΙΣ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

New_Bitmap_Image_-_Copy.bmp 

New_Bitmap_Image_-_Copy_-_Copy.bmp 

Βιβλιογραφία

Διδακτικά Βοηθήματα

 

1. Κ.A. Χαριτίδης, ‘ΝΑΝΟΔΟΜΕΣ & ΝΑΝΟΫΛΙΚΑ - Σύνθεση, Ιδιότητες & Εφαρμογές’,

Πανεπιστημιακές Εκδόσεις ΕΜΠ, 2016.

2. Εργαστηριακές Ασκήσεις (Νανοϋλικά και Νανοτεχνολογία)

 

Συναφής Βιβλιογραφία:

 

3.  Dieter Vollath, Nanomaterials: An Introduction to Synthesis, Properties and Applications, 2nd Edition, Wiley (2013)

4. G. Cao, Nanostructures and Nanomaterials – Synthesis, Properties and Applications, Imperial College Press (2004)

 

5. Springer Handbook of Nanotechnology, Bharat Bhushan (Ed.), Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2004)

Εργαστήριο

1. Σύνθεση, δομή και ιδιότητες νανοσωλήνων άνθρακα και γραφενίου μέσω χημικής εναπόθεσης ατμών (οριζόντιο & κατακόρυφο σύστημα)

2. Σύνθεση & χαρακτηρσιμός (Δυναμική σκέδαση φωτός - Φασματοσκοπία micro-Raman) νανοσωματιδίων ΤiO2 με την τεχνική λύματος – πηκτής- Μελέτη Φωτοκαταλυτικής Δράσης

3. Σύνθεση & χαρακτηρισμός νανοκρυσταλλικού ζεολίθου ΖSM – 5

4. Σύνθεση & χαρακτηρισμός υπεραπορροφητικών δικτύων πολυμερών στη νανοκλίμακα

5. Τεχνική Sol-Gel – Υδρόλυση του Si(OCH2CH3)4 και μελέτη των παραγόμενων Xerogels

6. Ανάπτυξη νανοδομών ZnO με υδροθερμική μέθοδο

Mέθοδοι αξιολόγησης


Η συμμετοχή στα εργαστήρια είναι υποχρεωτική

 

 

1.      Σε περίπτωση συμμετοχής σε εργασία:

 

ΤΕΛΙΚΟΣ ΒΑΘΜΟΣ = (Βαθμός Γραπτού) x 0.60 + (Βαθμός Εργαστηριακών Ασκήσεων) x 0.30 + (Βαθμός εργασίας) x 0.10

 

2.      Σε αντίθετη περίπτωση: 

ΤΕΛΙΚΟΣ ΒΑΘΜΟΣ = (Βαθμός Γραπτού) x 0.60 + (Βαθμός Εργαστηριακών Ασκήσεων) x 0.40

Διδάσκοντες

K. Α. Χαριτίδης, Καθηγητής, Σχολή Χημικών Μηχανικών (Συντονιστής)

Κ. Κορδάτος, Αν. Καθηγητής, Σχολή Χημικών Μηχανικών

Ε. Παυλάτου, Καθηγήτρια, Σχολή Χημικών Μηχανικών (Υπεύθυνη Εργαστηρίων)

 


           

 

Διδακτικά Βοηθήματα

Κ.A. Χαριτίδης, ‘ΝΑΝΟΔΟΜΕΣ & ΝΑΝΟΫΛΙΚΑ - Σύνθεση, Ιδιότητες & Εφαρμογές’, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις ΕΜΠ, 2016 (μέσω ΕΥΔΟΞΟΥ)

 


 
Συγχρηματοδότηση
από την Ε.Ε.