Podstawy nanoinżynierii
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | 0800-PONAINŻ |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Podstawy nanoinżynierii |
Jednostka: | Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej |
Grupy: |
Przedmioty do wyboru dla Fizyki s1 Przedmioty do wyboru dla Fizyki Technicznej |
Punkty ECTS i inne: |
3.00
|
Język prowadzenia: | polski |
Wymagania wstępne: | Kurs wprowadza w podstawowe zagadnienia związane z układami niskowymiarowymi, skupiając się w głównej mierze na roli efektów kwantowych. Konieczne dla przyswojenia materiału kursu są wiedza z zakresu matematyki i fizyki na poziomie szkoły średniej. |
Całkowity nakład pracy studenta: | Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 34 godz.): - udział w wykładach – 30 - konsultacje z nauczycielem akademickim – 4 Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( 45 godz.): - czytanie literatury – 20 - przygotowanie i uzupełnienie notatek – 10 - przygotowanie do egzaminu – 15 Łącznie: 79 godz. (3 ECTS) |
Efekty uczenia się - wiedza: | W1: wiedza o układach w skali nano oraz ich własnościach fizycznych. W2: wiedza dotycząca metod badania nanostruktur oraz stosowanych do tego narzędziach eksperymentalnych i teoretycznych. W3: wiedza o zastosowaniach nanostruktur w nauce i przemyśle. Efekty uczenia realizują następujące kierunkowe efekty uczenia: K_W01, K_W02, K_W05 |
Efekty uczenia się - umiejętności: | U1: posiada umiejętność charakteryzowania i określania własności nanostruktur. U2: posiada nawyk samokształcenia U3: posiada umiejętność korzystania z literatury naukowej Efekty uczenia realizują następujące kierunkowe efekty uczenia: K_U01, K_U5, K_U7 |
Efekty uczenia się - kompetencje społeczne: | K1: ma świadomość przestrzegania obyczajów i zasad obowiązujących w środowisku akademickim i innych społecznościach K2: ma wyrobione przekonania o własnych umiejętnościach i możliwościach, a także o znaczeniu racjonalnego myślenia Efekty uczenia realizują następujące kierunkowe efekty uczenia: K_K01, K_K02, K_K04 |
Metody dydaktyczne: | Wykład: - wykład informacyjny (konwencjonalny) z prezentacją multimedialną |
Metody dydaktyczne podające: | - opowiadanie |
Skrócony opis: |
Na zajęciach zostaną przedstawione najnowsze osiągnięcia kwantowej fizyki teoretycznej i eksperymentalnej pozwalające uzyskać i badać nowe nanomateriały – układy o nanoskopowych rozmiarach, w których efekty kwantowe odgrywają kluczową rolę. Zaczynając od opisu pierwszych sukcesów teorii kwantowej wyjaśniających podstawowe własności materiałów, zostanie zaprezentowany rozwój nanotechnologii, której początki sięgają lat 90-tych, następnie przechodząc do najnowszych badań w XXI wieku, w których jednym z głównych trendów są topologiczne efekty kwantowe. Na wykładzie zostaną scharakteryzowane materiały o największym potencjale aplikacyjnym, min. nanorurki węglowe, kropki kwantowe, grafen, rozmaite dwuwymiarowe monowarstwy atomowe i heterostruktury, w tym izolatory topologiczne. Dodatkowo zostaną przestawione nowe obszary badań znajdujące swój potencjał już dziś, charakteryzujące się bardzo dynamicznym rozwojem jak optyka, chemia i informatyka kwantowa, oraz symulatory kwantowe. |
Pełny opis: |
W pierwszej części studenci dowiedzą się o podstawowych własnościach materiałów oraz ich odpowiednikach w skali nanoskopowej – czym się różnią i jakie nowe możliwości pojawiają się dzięki kwantyzacji rozmiarowej. Scharakteryzowane zostaną zarówno własności mechaniczne jak i elektronowe, optyczne i magnetyczne. Następnie zostaną zaprezentowane techniki eksperymentalne umożliwiające badanie nowych nanomateriałów. Studenci poznają metody projektowania nanostruktur o zadanych własnościach. Jednym ze współcześnie najgorętszych tematów, który zostanie omówiony na wykładzie, to teoria topologicznych efektów kwantowych. Pojawi się teoretyczne wprowadzenie, wraz z charakterystyką rozmaitych izolatorów topologicznych i przedstawieniem najnowszych wyników eksperymentalnych i teoretycznych oraz kierunkiem rozwoju. W kolejnej części studenci poznają zastosowania teorii kwantowej w obszarach optyki kwantowej, chemii kwantowej i informatyki kwantowej, wraz z zyskującymi sporą popularność symulatorami kwantowymi – tworzonymi od wielu lat na sieciach optycznych oraz rozwijanymi w ostatnich kilku latach na bazie tzw. supersieci zbudowanych z innych nanoskopowych obiektów lub poskręcanych warstw atomowych. |
Literatura: |
1. Introduction to nanoscience and nanotechnology, G.L. Hornyak, H. Tibbals, J. Dutta, J. J. Moore, CRC Press, Taylor & Francis Group, FL (2008). 2. Carbon wonderland, A. K. Geim and P. Kim, Sci. Am. 298, 90 (2008). 3. Nobel Lecture: Graphene: Materials in the Flatland, K. S. Novoselov, Rev. Mod. Phys. 83, 837 (2011) 4. Nobel Lecture: Topological quantum matter, F. Duncan M. HaldaneRev. Mod. Phys. 89, 040502 (2017). 5. Moiré heterostructures as a condensed-matter quantum simulator, D. M. Kennes, et al.,Nat. Phys. 17, 155 (2021). |
Metody i kryteria oceniania: |
Przedmiot obejmuje 30 godzin wykładu. Zaliczenie wykładu odbywa się na podstawie pozytywnej oceny egzaminu ustnego (w terminie 1 bądź, w razie niepowodzenia w tym terminie, w terminie poprawkowym; terminy egzaminów są podawane Studentom na początku semestru). Zaliczenie egzaminu ustnego na podstawie punktacji za osiągnięte wyniki: 50% - 65% - ocena dst (3) 66% - 71% - ocena dst + (3.5) 72% - 83% - ocena db (4) 84% - 89% - ocena db + (4.5) 90%- 100% - ocena bdb (5) |
Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2022/23" (zakończony)
Okres: | 2022-10-01 - 2023-02-19 |
Przejdź do planu
PN WT WYK
ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Wykład, 30 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Marta Pelc, Paweł Potasz | |
Prowadzący grup: | Paweł Potasz | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Wykład - Egzamin |
Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2023/24" (zakończony)
Okres: | 2023-10-01 - 2024-02-19 |
Przejdź do planu
PN WT ŚR WYK
CZ PT |
Typ zajęć: |
Wykład, 30 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Paweł Potasz | |
Prowadzący grup: | Paweł Potasz | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Wykład - Egzamin |
Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2024/25" (zakończony)
Okres: | 2024-10-01 - 2025-02-23 |
Przejdź do planu
PN WYK
WT ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Wykład, 30 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Paweł Potasz | |
Prowadzący grup: | Marta Pelc, Paweł Potasz | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Wykład - Egzamin |
Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2025/26" (jeszcze nie rozpoczęty)
Okres: | 2025-10-01 - 2026-02-22 |
Przejdź do planu
PN WT ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Wykład, 30 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Paweł Potasz | |
Prowadzący grup: | Marta Pelc, Paweł Potasz | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Wykład - Egzamin |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.