Forskjell mellom versjoner av «TMT4320 - Nanomaterialer»
Fra Nanowiki
(→Om emnet) |
|||
| (19 mellomliggende revisjoner av 8 brukere er ikke vist) | |||
| Linje 1: | Linje 1: | ||
{{Infobox |
{{Infobox |
||
| + | | |
||
| − | |Fakta høst 2009 |
||
| + | |*'''Institutt:''' Institutt for materialteknologi |
||
| − | |*Foreleser: Per Martin Rørvik |
||
| ⚫ | |||
| − | *Stud-ass: Kai Müller Beckwith og ? |
||
| + | *'''Hjelpemiddelkode D:''' ''Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.'' |
||
| ⚫ | |||
| + | *'''Øvingsopplegg:''' 6/12 øvinger må være godkjent |
||
| − | *Eksamensdato: ? |
||
| ⚫ | |||
| − | * Pensum: Ny fagbok høsten 2009 |
||
| ⚫ | |||
| + | ==Om emnet== |
||
| − | {{Infobox |
||
| − | |Øvingsopplegg høst 2008 |
||
| − | |* Antall godkjente: 6/12 |
||
| − | * Innleveringssted: Utenfor R7 |
||
| − | * Frist: Tirsdager 16:00 (?) |
||
| − | |}} |
||
| + | Emnet er obligatorisk og er med i fagplanen for 5. semester. |
||
| + | ===Faglig innhold=== |
||
| − | Emnet skal gi en innføring i grunnleggende kjemisk prinsipper for å lage nanomaterialer. Stikkord: "Self-assembled" monolag ([[SAM]]) og hvordan disse kan formes ved myk litografi og "dip pen" nanolitografi, syntese av tredimensjonale multilag strukturer. Tynne filmer ved kjemisk gassfase deponering. Syntese av nanopartikler, nanostaver, nanorør og nanoledninger. Våtkjemiske syntese av oksidbaserte nanomaterialer. "Self-asembly" av kolloidale mikrokuler til fotoniske krystaller, porøse nanomaterialer, blokk-kopolymere som nanomaterialer. "Self assembly" av store byggeblokker til funksjonelle anordninger. |
||
| + | Emnet skal gi en innføring i nanomaterialers egenskaper, metoder for å lage nanomaterialer, karakteriseringsteknikker og anvendelser av nanomaterialer. |
||
| + | Kurset inneholder (per høsten 2016): |
||
| − | == Kompendium == |
||
| + | * effekter som oppstår når materialer blir små |
||
| − | Det finnes et kompendium i faget: [[Kompendium i TMT4320 - Nanomaterialer]] |
||
| + | * fullerener og karbonnanorørs egenskaper |
||
| + | * hydrotermisk syntese |
||
| + | * sol-gel-syntese |
||
| + | * "dip pen"-nanolitografi |
||
| + | * nanoimprint-litografi, myklitografi og beslekta teknikker |
||
| + | * kjemisk gassfasedeponering og molekylærstråleepitaksi |
||
| + | * sputtering og fordamping av materialer |
||
| + | * sintering |
||
| + | * VLS-vekst |
||
| + | * templat-assistert syntese |
||
| + | * syntese av fullerener og karbonnanorør |
||
| + | * karakteriseringsteknikkene [[SEM]], [[TEM]], [[AFM]], [[XPS]], [[XRD]], spektrofotometri og overflateplasmonresonans. |
||
| + | * anvendelser retta mot bruk i brenselsceller, vannfiltrering og biosensorer. |
||
| + | Se også [[Faglige notater: TMT4320]] (utdatert). |
||
| − | == "Size effects" == |
||
| − | Ting som kan påvirkes og endres av at en parikkel blir mindre: |
||
| − | * Gitterparameter. Ofte sammentrekning som årsak av press fra overflaten. Men kan også bli større! |
||
| − | * Krystallsruktur. |
||
| − | * Magnetisme (para/ferro) |
||
| − | * Morfologi. Ettersom krystallen ønsker å tilstrebe minimum fri energi, og de forkjellige krystallplanene, kantene og hjørnene har forskjellig overflatespenninger. Man kan finne likevektsformen via en Wulffkonstruksjon. |
||
| − | * Smeltetemperaturen senkes når en partikkel blir mindre. |
||
| − | * Båndgap øker og man kan oppleve en forflytning og smalning av valensbåndet til overflaten. |
||
| − | * I legeringer kan man oppleve overflatesegregeringer. Atomene med lavest overflatespenning søker ut mot overflaten. Denne effekten forsterkes om disse atomene også er større, og om dannelsen av legeringen er endoterm. Overflater med lav atomtetthet fasiliterer også en segregering. |
||
| − | * Høy reaktivitet ettersom overflate - volum raten er stor. |
||
| + | ===Anbefalte forkunnskaper=== |
||
| − | == Å lage f.eks. nanopartikler == |
||
| + | Grunnleggende emner innen kjemi, materialteknologi eller faststoffysikk. |
||
| + | ===Pensumlitteratur=== |
||
| − | Man lager ofte nanopartikler ved utfelling. Utfelling kan skje på to måter: Nukleering, eller spinodal dekompnering. For nukleasjon må man ovekomme en energibarriere, satt av forholdet mellom skapt overflateenergi og reduksjon i indre energi. Spinodal dekomponering har ikke en slik barriere, og faseutskilling skjer homogent gjennom hele løsningen. |
||
| + | Annonseres ved semesterstart. |
||
| + | ===Erfaringer=== |
||
| − | Man ønsker ofte: Å kunne kontrollere størrelsen på partiklene, og ha minst mulig spredning i størrelse. Da må dette til: |
||
| − | * Kontrollere nukleering. Helst rask nukleering, slik at partiklene begynner å vokse på samme tidspunkt. |
||
| − | ** F.eks Bruk av forløpere og kjemiske reaksjoner slik at nukleering skjer gjennom hele løsningen. Man ønsker minst mulig konsentrasjonsgradient. |
||
| − | * Kontrollere vekst. Å kunne stoppe veksten når partiklene er store nok. |
||
| − | ** En energibarriere for videre vekst må til, f.eks ved kompleksering. |
||
| − | * Kontrollere aggregering, flokkulering, kalesens og ostwald ripening osv. |
||
| − | ** Elektrostatisk / sterisk repulsjon. |
||
| + | ===NTNUs emnebeskrivelse=== |
||
| − | == Superkritiske væsker == |
||
| + | ''Emnet skal gi en innføring i grunnleggende kjemiske og fysiske prinsipper for å lage uorganiske nanomaterialer, samt grunnleggende prinsipper for størrelseseffekter til nanomaterialer. Det vil også bli en enkel gjennomgang av ulike metoder brukt for å produsere og karakterisere ulike typer nanostrukturer. Emnet forutsetter basiskunnskaper i kjemi, fysikk og materialteknologi. Emnet skal gi grunnlag for videre undervisning i TKP4190 Fabrikasjon og anvendelse av nanomaterialer.'' |
||
| + | == Lenker == |
||
| − | Superkritiske væsker (SV) er definert som et mellomstadie mellom væske og gassfasen. Over en kritisk temperatur (og ved et kritisk trykk) endres mange av væskens egenskaper, som viskositet, Diffusjonskonstant og tetthet raskt. Tettheten av henger av trykk og temperatur. Større trykk gir større tetthet. Større tetthet gir også større løselighet. I en SV finner vi også varmeledningsfenomenet "piston-effekten". |
||
| + | === NTNUs sider om emnet === |
||
| − | Dette med at store endringer i tetthet, løselighet og diffusjon kan skje raskt utnyttes i industrien. Bruksområder: Syntese, ekstraksjon og å gjøre et materiale renere (purification). |
||
| + | *[http://www.ntnu.no/studier/emner/TMT4320/2013#tab=omEmnet NTNUs fagbeskrivelse] |
||
| + | *[http://www.ntnu.no/studier/emner/TMT4320/2013#tab=omEksamen Eksamensinformasjon] |
||
| + | === Læringsressurser === |
||
| − | Syntese: Man kan lage nanoskalamaterialer med smal størreslesdistribusjon. Eksempel: Utfelling. Løse et stoff i SV. Ved å senke trykket minker løsligheten drastisk. Stor overmetning, og utfelling av nanopartikler. Viktig å huske at ved stor overmetning er kritisk størrelse for nukleering mindre, og vi kan få mindre partikler. Man kan også skape tynnfilmer på denne måten. |
||
| + | *[http://www.nanowiki.no/wiki/Faglige_notater:_TMT4320 Faglige notater] |
||
| + | *[http://www.nanowiki.no/wiki/Kompendium_i_TMT4320_-_Nanomaterialer Kompendium] |
||
| + | === Emnerapporter og referansegrupperrapporter === |
||
| − | |||
| + | *[https://irom.ivt.ntnu.no/ivt/adm/kvalitetssikring-utdanning/_layouts/15/WopiFrame.aspx?sourcedoc=/ivt/adm/kvalitetssikring-utdanning/Emnerapporter%20%20NT/IMTE/TMT4320%20Emnerapport%202013%20H%C3%B8st.pdf&action=default Emnerapport H13] |
||
| − | |||
| + | *[https://irom.ivt.ntnu.no/ivt/adm/kvalitetssikring-utdanning/_layouts/15/WopiFrame.aspx?sourcedoc=/ivt/adm/kvalitetssikring-utdanning/Emnerapporter%20%20NT/IMTE/TMT4320%20Emnerapport%202014%20H%C3%B8st.pdf&action=default Emnerapport H14] |
||
| − | == Eksterne linker == |
||
| + | *[https://irom.ivt.ntnu.no/ivt/adm/kvalitetssikring-utdanning/_layouts/15/WopiFrame.aspx?sourcedoc=/ivt/adm/kvalitetssikring-utdanning/Referansegrupperapporter%20%20NT/IMTE/TMT4320%20Ref.gr.rapport%202013%20H%C3%B8st.pdf&action=default Referansegrupperapport H13] |
||
| − | *[http://www.ntnu.no/portal/page/portal/ntnuno/AlleEmner?rootItemId=22934&selectedItemId=31007&emnekode=TMT4320 NTNUs fagbeskrivelse] |
||
| − | *[http://www.ntnu.no/studieinformasjon/timeplan/h09/?emnekode=TMT4320-1&valg=emnekode&bokst= Timeplan Høst09] |
||
[[Kategori:Obligatoriske emner]] |
[[Kategori:Obligatoriske emner]] |
||
Nåværende revisjon fra 5. jan. 2017 kl. 15:45
|
|
Innhold
Om emnet
Emnet er obligatorisk og er med i fagplanen for 5. semester.
Faglig innhold
Emnet skal gi en innføring i nanomaterialers egenskaper, metoder for å lage nanomaterialer, karakteriseringsteknikker og anvendelser av nanomaterialer.
Kurset inneholder (per høsten 2016):
- effekter som oppstår når materialer blir små
- fullerener og karbonnanorørs egenskaper
- hydrotermisk syntese
- sol-gel-syntese
- "dip pen"-nanolitografi
- nanoimprint-litografi, myklitografi og beslekta teknikker
- kjemisk gassfasedeponering og molekylærstråleepitaksi
- sputtering og fordamping av materialer
- sintering
- VLS-vekst
- templat-assistert syntese
- syntese av fullerener og karbonnanorør
- karakteriseringsteknikkene SEM, TEM, AFM, XPS, XRD, spektrofotometri og overflateplasmonresonans.
- anvendelser retta mot bruk i brenselsceller, vannfiltrering og biosensorer.
Se også Faglige notater: TMT4320 (utdatert).
Anbefalte forkunnskaper
Grunnleggende emner innen kjemi, materialteknologi eller faststoffysikk.
Pensumlitteratur
Annonseres ved semesterstart.
Erfaringer
NTNUs emnebeskrivelse
Emnet skal gi en innføring i grunnleggende kjemiske og fysiske prinsipper for å lage uorganiske nanomaterialer, samt grunnleggende prinsipper for størrelseseffekter til nanomaterialer. Det vil også bli en enkel gjennomgang av ulike metoder brukt for å produsere og karakterisere ulike typer nanostrukturer. Emnet forutsetter basiskunnskaper i kjemi, fysikk og materialteknologi. Emnet skal gi grunnlag for videre undervisning i TKP4190 Fabrikasjon og anvendelse av nanomaterialer.
