N
раз-
дела
|
Наименование
раздела
|
Трудоёмкость (академических часов) и содержание занятий
|
Форма
текущего
контроля
|
Аудиторная работа
|
Самостоятельная работа
|
Лекции
|
Семинары
|
Лабораторные работы
|
1
|
Основы химии дисперсных систем
|
№1. 2 часа.
Предмет курса, основные определения, фундаментальные аспекты. Размерный эффект. Дисперсное состояние вещества. Наноразмерные системы. Основные характеристики наночастиц и дисперсных систем. Классификация дисперсных систем. Практические приложения наноструктурных материалов. Классификация методов синтеза нанокристаллических материалов.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
ДЗ,
КР,
Об,
СР
|
№2. 2 часа
Основные классы химических соединений. Кислотные и основные центры. Типы химической связи. Химические реакции: окисления-восстановления, кислотно-основные, гидролиз, разложение.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
№3. 2 часа.
Основные физико-химические параметры, определяющие ход химических превращений. Основные понятия химической термодинамики. Критерий самопроизвольного протекания процессов. Равновесие.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
№4. 2 часа.
Гомогенные и гетерогенные процессы. Термодинамический прогноз возможности реализации синтеза в гомогенной среде. Р-Т-х фазовые диаграммы, выбор условий синтеза. Нестехиометрия. Атомные дефекты.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
№5. 2 часа.
Основы термодинамики поверхностных явлений. Избыточные термодинамические функции. Поверхностное натяжение и свободная энергия поверхностей раздела фаз. Связь поверхностного натяжения с объемными свойствами веществ. Термодинамическое уравнение Гиббса для поверхности раздела фаз в однокомпонентных системах.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
№6. 2 часа.
Поверхностная энергия твердых тел. Влияние морфологии, рельефа и адсорбции молекул. Состав поверхности, сегрегация компонентов в приповерхностных слоях. Неустойчивость дисперсных систем. Образование кластеров.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
№7. 2 часа.
Фундаментальные механизмы образования высокодисперсных систем. Гомогенная нуклеация. Классическая теория зародышеобразования. Нуклеация и рост зародышей. Диаграмма ЛаМера. Кинетические модели роста. Влияние пересыщения на морфологию кристаллов, контроль формы. Гетерогенная нуклеация. Эпитаксия.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
№8. 2 часа.
Устойчивость дисперсных систем. Агрегация. Теория ДЛФО. Потенциал Ленарда-Джонса. Типы взаимодействия частиц. Силы Ван-дер-Ваальса. Водородные связи. Электростатические силы для заряженных частиц. Двойной электрический слой. Расклинивающее давление. Гидрофобное/гидрофильное взаимодействие. Сольватация. Теория Лифшица – Слезова - Вагнера. Стабилизация наночастиц.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
2
|
Методы получения наноматериалов из жидкой фазы
|
№9. 2 часа.
Золь-гель технология. Золь. Гель. Переход истинный раствор – золь. Гидролиз. Произведение растворимости. Гидролиз органических солей. Алкоксотехнология. Поликонденсация. Строение гелей, ксерогели. Получение кремнезема. Получение наночастиц полупроводниковых оксидов.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
ДЗ,
КР,
Об,
СР
|
№10. 2 часа.
Темплатный синтез. Нано-реакторы. Классификация: мезопористые системы (1D), слоистые двойные гидроксиды (2D), цеолиты (3D). Структура пористых систем, характеристика пор, примеры темплатов. Мицеллы. Микроэмульсии. Пленки Лeнгмюра-Блоджетт.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
№11. 2 часа.
Коллоидный синтез нанокристаллов полупроводников – коллоидных квантовых точек. Нуклеация в растворах в присутствии стабилизатора. Строение коллоидных квантовых точек. Морфология кристаллов. Синтез и строение структур «ядро-оболочка». Основные характеристики квантовых точек и методы их определения (средний размер, дисперсия размеров, концентрация). Применение квантовых точек, биологические маркеры.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
№12. 2 часа.
Метод гидротермального синтеза. Термодинамические основы метода. Влияние параметров гидротермального синтеза на свойства получаемых продуктов. Осаждение из сверхкритических растворов. Ультразвуковое воздействие. Особенности ультразвукового воздействия на водные растворы, кавитация. Сублимационная сушка. RESS технология.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
№13. 2 часа.
Криотехнология. Методы низкотемпературной сушки золей и гелей. Способы достижения низких температур. Эффект Джоуля –Томсона. Скорость сублимации. Влияние вакуума. Потеря растворителя. Принципиальная схема установки криохимической сушки.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
3
|
Методы получения наноматериалов из газовой фазы
|
№14. 2 часа.
Методы вакуумной конденсации. Состав и давление паров веществ. Выбор прекурсоров. Роль подложки. Эпитаксиальный и реотаксиальный рост нанокристаллических материалов. Метод молекулярных пучков. Оценка скорости роста кристаллов из газовой фазы в замкнутой ампуле для случаев различных лимитирующих стадий: испарения, массопереноса через пар и кристаллизации
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
ДЗ,
КР,
Об,
СР
|
№15. 2 часа.
CVD технология. Метод химического осаждения из газовой фазы. Пиролиз аэрозолей органических и неорганических прекурсоров. Принципы выбора прекурсоров. Возможности методов.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
№16. 2 часа.
Синтез в проточных системах, реактор проточного типа. Рост квази-одномерных (1D) кристаллов. Механизм роста Пар – Жидкость-Кристалл (ПЖК), Вискеры. Примеры получения нитевидных нанокристаллов оксидов металлов, влияние парциального давления кислорода на морфологию кристаллов. Свойства нитевидных нанокристаллов.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
№17. 2 часа.
Лазерное нанесение. Магнетронное нанесение. Виды плазмы. Механизмы генерации химически активных частиц. Лазерная электродисперсия. Влияние состава плазмы на структуру нанокристаллов.
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
№18. 2 часа
Методы анализа наноразмерных материалов. Локальность и глубина анализа. Особенности анализа высокодисперсных систем. Определение среднего размера частиц. Возможности и ограничения метода рентгеновской дифракции. Определение вклада поверхности и объема. Определение состава и структуры отдельной наночастицы; электронная микроскопия высокого разрешения, дифракция электронов. Спектральные методы исследования. Методы с использованием синхротронного излучения
|
|
|
2 часа.
Работа с лекционным материалом. Подготовка ответов на контрольные вопросы по теме лекции.
|
|
