• Название:

    Программа по дисциплине Наноматериалы, в том чи...

  • Размер: 0.07 Мб
  • Формат: DOC
Министерство образования Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный университет Кафедра Судебной экспертизы и физического материаловедения Утверждено
Ученым советом факультета
Протокол №____ от
____ ________ 2010 г.
Утверждаю
Декан факультета
_________В.В. Яцышен
____ ________ 2010 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ЕН.В.01 Нанотехнологии и наноматериалы
по специальности 030502 Судебная экспертиза
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 030502.65 - Судебная экспертиза
Сотавитель рабочей программы:
старший преподаватель кафедры СЭФМ Е.В. Перевалова_______________

Волгоград
2010 г.

1. Пояснительная записка
Цель преподавания дисциплины
Данный курс является основным курсом, который читается в 5 семестре студентам специальности “Судебная экспертиза” специализации “Экспертиза веществ, материалов и изделий”.
Цель данного курса дать студентам достаточно полное и строгое представление о становлении нанотехнологий, основных свойствах наноматериалов и области их применения.

Задачи изучения дисциплины
Студент должен знать:
Основные понятия нанотехнологий и наноматериалов, виды нанообъектов, их классификацию, основные свойства, способы их получения и некоторые теоретические модели для их описания, а также возможную сферу их использования.
Студент должен уметь:
Использовать полученные знания для решения поставленных задач по курсу нанотехнологии и наноматериалы. Взаимосвязь учебных дисциплин
Данный курс опирается на знания и умения, полученные студентами в рамках общеобразовательных дисциплин средней школы, а также следующих курсов: атомная физика, биология, общая и неорганическая химия, органическая и аналитическая химия.
1.4. Форма работы:
- лекции
- выполнение самостоятельных работ

1.5. Виды контроля:
текущий - выполнение самостоятельных работ
промежуточный – выполнение контрольных работ
итоговый – экзамен

1.6. Методика формирования результирующей оценки
Выполнение тестовых работ и рефератов – 60 баллов,
Экзамен – 40 баллов.

Балльно-рейтинговая система оценки:
менее 60 баллов – неудовлетворительно,
61-70 баллов – удовлетворительно,
71-90 баллов – хорошо,
баллов – отлично.
1.7. Тематический план изучения дисциплины
1.7.1. Объем дисциплин и виды учебной работы
№ п/п
Вид учебной работы
Всего часов

1
Курс/семестр
3/5

2
Аудиторные занятия (всего)
36

2.1
Лекции, нед/всего
1/36

3
Самостоятельная работа (всего)
64

4
Общая трудоемкость дисциплины
100

5
Вид итогового контроля
Экзамен
Балльно-рейтинговая система 1.7.2. Тематический план дисциплины


Название темы, наименование вопросов,
изучаемых на лекциях
Кол-во часов
Лекции
Сам.раб.

1
Введение в дисциплину.
2
4

2
Индивидуальные наночастицы и их свойства.
6
12

3
Углеродные наноструктуры.
12
24

4
Неуглеродные нанотубулярные структуры.
8
12

5
Применение нанотубуляных структур в науке и технике.
8
12

ИТОГО
36
64 1.7.3. Содержание дисциплины

1.7.3.1. Краткое содержание тем

Тема 1. Введение в дисциплинц. 2 час, лекции.
Основные понятия нанотехнологий и наноматериалов.
История нанотехнологий.
Тема 2. Индивидуальные наночастицы и их свойства. 6 часов, лекции.
Металлические кластеры.
Кластеры инертных газов.
Молекулярные кластеры.
Геометрическая структура кластеров.
Теоретическое моделирование.
Тема 3. Углеродные наноструктуры. 12 часов, лекции.
Природа углеродной связи.
Углеродные кластеры.
Открытие фуллерена.
Структура, свойства фуллеренов.
Нанотрубки.
Структура и классификация углеродных материалов.
Генерация и механизмы роста нанотрубок.
Электронное строение нанотрубок: теоретические предсказания и экспериментальные исследования.
Проводящие свойства углеродных нанотруб.
Эмиссионные свойства углеродных нанотруб.
Сорбционые свойства нанотруб.
Заполненные нанотрубки и нанотубулярные композиты.
Дефекты структуры и их влияние на электронные свойства нанотрубок.
Тема 4. Неуглеродные нанотубулярные структуры. 8 часов, лекции.
Нанотрубки в системе B-C-N. Дихалькогенидные нанотрубки.
Борные нанотрубки.
Кремний.
Фосфор.
Карбиды бора.
Нитриды углерода.
Карбонитриды бора.
Интеркалированные нанотрубки.
Тема 5. Применение нанотрубулярных структурв науке и технике. 8 часов, лекции.
Диоды: выпрямление на изогнутой нанотрубке.
Y- и Т-образное соединения нанотрубок.
Выпрямление на межмолекулярном переносе электронов.
Полевой транзистор.
Электронные логические элементы на нанотрубках.
Влияние механической нагрузки на электрические свойства.
Нанопинцет.
Нанотрубки для атомных силовых микроскопов.

1.8. Тематика заданий по различным формам текущего контроля; эссе, рефератов, домашних работ, контрольных работ, курсовых работ
Темы рефератов:
Применение фуллеренов в биологии и медицине
Метод электронно-лучевой эпитаксии для получения наноматериалов
Нанопористый кремний: структура, свойства и методы получения
Наноструктурированные оксиды и нитриды металлов
Амплификация ДНК методом полимеразной цепной реакции
Пиролизованный полиакрилонитрил: строение, способы получения и свойства
Графен: структура, свойства и области применения
Эндоэдральные фуллерены: структура и свойства
История открытия углеродных нанотруб
Наноалмазы: строение и свойства
Новые материалы на основе металлополимерных нанокомпозитов
Влияние нанотехнологий на изменение общественного сознания

Экзаменационные вопросы
Основные понятия Нанотехнологий
Металлические кластеры.
Магические числа.
Теоретическое моделирование наночастиц.
Модель желе.
Геометрическая структура наночастиц.
Электронная структура наночастиц и квантово-размерный эффект.
Кулоновский взрыв.
Кластеры инертных газов. Молекулярные кластеры.
Природа углеродной связи.
История открытия фуллерена.
Структура и свойства фуллеренов.
Получение фуллеренов.
Применение углеродных наноструктур в биомедицинских исследованиях.
Нанотрубки.
Структура и классификация углеродных материалов.
Генерация и механизмы роста нанотрубок.
Электронное строение нанотрубок: теоретические предсказания и экспериментальные исследования.
Проводящие свойства углеродных нанотрубок.
Эмиссионные свойства нанотрубок.
Сорбционные свойства нанотрубок.
Заполненные нанотрубки и нанотубулярные композиты.
Дефекты структуры и их влияние на электронное свойство нанотрубок.
Неуглеродные нанотубулярные структуры.
Виды неуглеродных нанотруб и их свойства.
Применение нанотубулярных структур в науке и технике.
Применение нанотрубок для создания диодов.
Применение нанотрубок для создания полевого транзистора.
Электронные логические элементы на нанотрубках.
Влияние механической нагрузки на электрические свойства.
Нанотрубки для атомных силовых микроскопов.
Нанопинцет.
1.9. Список литературы: базовый учебник; основная литература; дополнительная литература.

Базовая литература:
Запороцкова, И. В. Углеродные и неуглеродные наноматериалы и композитные структуры на их основе: строение и электронные свойства [Текст] : [монография] / И.В. Запороцкова ;

Гос. образоват. учреждение высш. проф. образования Волгогр. гос. ун-т. – Волгоград :

- Изд-во Вол ГУ, 2009. – 490 с.
Дьячков, П. Н. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применения / П. Н. Дьячков. – М. :

- БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 294 с. Основная литература:

Лучинина В.В., Таирова Ю.М. Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы / Под ред.
Лучинина В.В., Таирова Ю.М. – М. :

- Физматлит, 2006. - 552 с.
Ивановский, А. Л. Квантовая химия в материаловедении.
Нанотубулярные формы вещества / А. Л. Ивановский. – Екатеринбург :

- Ур ОРАН, 1999. – 176 с.

Дополнительная литература:
Пул Ч., Оуэнс.
Ф. Нанотехнологии/ Пул Ч., Оуэнс.
Ф. – М. :

- Техносфера, 2005.- 336 с.
Мальцева П.П. Наноматериалы.
Нанотехнологии.
Наносистемная техника / cбр. под ред.
Мальцева.
П.П. – М. :

- Техносфера, 2006. - 152 с. 2. Методические рекомендации по изучению дисциплины для студентов

Советы по планированию и организации времени, необходимого на изучение дисциплины

Рекомендуется накануне лекций студентам повторять пройденный материал для лучшего усвоения новой темы: чтение лекций, просмотр основной и дополнительной литературы.

Описание последовательности действий студента при изучении дисциплины

При изучении данной дисциплины студенту отводится много часов на самостоятельную работу.
Освоение дисциплины проходит в два этапа: посещение лекций и чтение основной и дополнительной литературы по курсу из списка данного лектором.
Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных студентами ранее в курсе общей физики, химии.

Рекомендации по работе с литературой по дисциплине

Последовательную работу с литературой по дисциплине Нанотехнологии и наноматериалы можно представить в виде следующего примерного алгоритма:
ознакомление с настоящим Учебно-методическим комплексом;
изучение основной учебной литературы;
проработка дополнительной (учебной и научной) литературы.
В ходе чтения очень полезно, хотя и не обязательно, делать краткие конспекты прочитанного, выписки, заметки, выделять неясные, сложные для восприятия вопросы.
В целях прояснения последних нужно обращаться к преподавателю.
По завершении изучения рекомендуемой литературы полезно проверить уровень своих знаний с помощью контрольных вопросов для самопроверки.
Настоятельно рекомендуется избегать механического заучивания учебного материала.
Практика убедительно показывает: самым эффективным способом является не "зубрежка", а глубокое, творческое, самостоятельное проникновение в существо изучаемых вопросов.
Необходимо вести систематическую каждодневную работу над литературными источниками.
Объем информации по курсу настолько обширен, что им не удается овладеть в "последние дни" перед сессией, как на это иногда рассчитывают некоторые студенты.
При работе с учебной и научной литературой принципиально важно принимать во внимание момент развития.
Наконец, студент обязан знать не только литературу, рекомендуемую в данном пособии, но и новые издания по курсу, вышедшие в свет после его публикации.
Советы по подготовке к экзамену
При подготовке к экзамену по дисциплине Нанотехнологии и наноматериалы необходимо обратить внимание на понимание сущности основных явлений и законов, выучить основную терминологию курса.
При этом пользоваться при подготовке к экзамену следует не только лекциями, а также основной и дополнительной литературой.

Разъяснения по поводу контроля знаний, выполнения домашних заданий

Для закрепления знаний по теории студенты обязаны выполнить самостоятельные работы по темам в течение семестра в виде написания рефератов.
Для промежуточного контроля знаний студентов проводятся контрольные работы на лекционных занятиях.
Для допуска к экзамену необходимо успешно выполнить три запланированные контрольные работы, и набрать в течение семестра по дисциплине не менее 20 баллов.
Балльно-рейтинговая система оценки знаний и умений студентов следующая:
менее 60 баллов – неудовлетворительно,
61-70 баллов – удовлетворительно,
71-90 баллов – хорошо,
91-100 баллов – отлично.