Podstawy nanotechnologii

Wykłady:

Nanotechnologia-wstęp: historia nanotechnologii, przykłady zastosowań nanocząstek w starożytności i w średniowieczu. W jaki sposób natura udoskonala strukturę i funkcjonalność w skali nano. Definicja i podział nanocząstek (0D, 1D i 2D).

Podział nanomateriałów: organiczne, nieorganiczne i mieszane. Metody produkcji nanomateriałów: od dołu do góry („bottom-up”) oraz z góry na dół („top-down”).

Nanocząstki nieorganiczne (nanometale, nanotlenki, kropki kwantowe, nanostruktury węgla). Zastosowanie nanocząstek niorganicznych w biotechnologii.

Nanorurki węgla i grafen. Funkcjonalizacja. Właściwości fizykochemiczne i zastosowania. Metody syntezy nanostruktur węglowych.

Nanocząstki organiczne i mieszane (nanokapsułki, liposomy, nanometale i kropki kwantowe stabilizowane). Zastosowanie nanocząstek organicznych i mieszanych w biotechnologii.

Biopolimery. Korzyści płynące z zastosowania biopolimerów w nanotechnologii. Biokompozyty zawierające nanocząstki i ich zastosowanie w biotechnologii.

Nanokapsułki, metody otrzymywania i zastosowanie.

Nanosensory w biotechnologii. Zastosowanie nanocząstek do wykrywania związków toksycznych i metali ciężkich.

Ćwiczenia:

Wstęp do laboratorium i metod instrumentalnych w nanotechnologii.

Metody otrzymywania nanocząstek. Biosynteza (przyjazne do środowiska) nanometali.

Badanie właściwości optycznych (widma UV/VIS i PL). Spektroskopia UV/VIS do wyznaczenia rozmiaru i stężeń nanometali. Wpływ biocząsteczek na właściwości optyczne nanometali.

Metody otrzymywania nanocząstek. Biosynteza nanocząstek. Otrzymywanie kropek kwantowych. Badanie właściwości optycznych kropek kwantowych. Wpływ biocząsteczek na właściwości optyczne kropek kwantowych.

Otrzymywanie biokompozytów zawierających nanocząstki. Wpływ biocząsteczek (polisacharydy naturalne i modyfikowane, aminokwasy, białka, DNA) na rozmiar otrzymanych nanocząstek.

Nanostruktury węgla, funkcjonalizacja nanorurek węglowych. Synteza nanostruktur węglowych z zastosowaniem biopolimerów.

Nanosensory. Wykrywanie zmian kwasowo-zasadowych, śladowych ilości metali ciężkich oraz innych substancji stanowiących zagrożenie dla organizmów żywych i dla środowiska za pomocą bionanomateriałów.

Podstawowa:

1. Ed Regis, Nanotechnologia. Narodziny nowej nauki, czyli świat cząsteczka po cząsteczce, Warszawa, 2001.

2. R.W. Kelsall, I.W. Hamley, M. Geoghegan, Nanotechnologie, Wydawnictwo Naukowe PWN 2008.

3. Piotr Tomasik, Nanotechnologia żywności , Wydawnictwo Krakowskiej Wyższej Szkoły Promocji Zdrowia, Kraków 2016.

Uzupełniająca:

1. B. Dręczewski, A. Herman, Nanotechnologia: Stan obecny i perspektywy, Gdańsk 1997.

2. K. Kurzydłowski, M. Lewandowska, Nanomateriały inżynierskie, konstrukcyjne i funkcjonalne, Wydawnicwo Naukowe PWN, Warszawa, 2010

WIEDZA:

podstawowe własności fizykochemiczne nanomateriałów, metod ich wytwarzania i projektowania materiałów w nanoskali

poszczególne typy nanocząstek

syntezę materiałów w skali nano

zależności wynikające z rozmiaru a ich właściwościami fizycznymi, chemicznymi i biochemicznymi

techniki i metody obrazowania nanomateriałów

aspekty regulacyjne dotyczące nanomateriałów oraz środki bezpieczeństwa związane z ich wytwarzaniem i składowaniem

UMIEJĘTNOŚCI:

posługiwać się sprzętem laboratoryjnym

zaplanować syntezę materiałów w skali nano

pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł dotyczących nowoczesnych materiałów; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie

wybrać odpowiednie metody i techniki służące do obrazowania i charakterystyki nanomateriałów

KOMPETENCJE SPOŁECZNE:

pracy i współpracy w zespole, ma świadomość odpowiedzialności za wspólne planowane i realizowane zadania

kształcenia ustawicznego w zakresie nauk przyrodniczych

wzięcia odpowiedzialności za bezpieczeństwo pracy własnej i innych w laboratorium

uznania roli jaką odgrywają we współczesnym świecie nanomateriały

Wykłady: test końcowy - udział oceny z zaliczenia wykładów w ocenie końcowej wynosi 50%.

Ćwiczenia: zaliczenie ćwiczeń na podstawie indywidualnych sprawozdań - udział w końcowej ocenie modułu 50 %.