Overordnede kursusmål
Generel introduktion, særligt til kemiske og biokemiske systemer og
fænomener med egenskaber tæt associeret med deres (få) nanometer
størrelser. Introduktion af teoretiske koncepter og eksperimentelle
teknikker i nanoskala kemi og -biokemi. Indblik i nanoskala kemi,
energi og bioteknologi.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Kunne forstå fysisk-kemiske love for kemi og bioteknologi på
nanometer skala.
- Kende eksperimentelle teknikker til beskrivelse a kemiske og
bioteknologiske nanoskala fænomener.
- Være bekendt med vigtige eksempler på nanoskala kemiske og
biologiske fænomener og systemer (nanorør, kvantepunkter
etc.).
- Forstå grundprincipperne i centrale nanoteknologiske metoder så
som skanning tunnelmikroskopi og atomart kraftmikroskop (STM og
AFM), elektrokemi, og optisk spektroskopi.
- Være i stand at syntetisere og håndtere nanoskala kemiske
systemer med kontrolleret størrelse så som metalliske
nanopartikler.
- Forstå ultrahurtige optiske og elektriske reaktioner i
nanomaterialer, minimeret rumlig dimension mod tidsdimension.
- Anvende nanoskala materialer i AFM og elektrokemi.
- Forstå grundprincipperne i nanoskala komponenter anvendt i
energi- og katalysatorløsninger, eksempelvis solceller og
fotokatalysatorer.
Kursusindhold
Et kemi-kursus, relateret til Nano*DTU, med fokus på kemi og
biokemi på nanoskala.
Teoretisk basis: Fysiske og kemiske love på nanometer skala;
uorganiske og biologiske nanosystemer; monolag, halvleder
kvantepunkter, kulnanorør, metalliske nanopartikler og molekylære
maskiner som fungerende kemiske nanosystemer.
De nye værktøjer: Mekaniske kræfter og elektriske strømme på
nanoskala og enkeltmolekyleniveau – det atomare kræftmikroskop og
skanning tunnelmikroskop (AFM og STM); undersøge kemisk kinetik på
transient tidsskala med ultrahurtig spektroskopi; nyeste
nanostrukturerede solceller; fotokatalytiske nanomaterialer og
grundbegreber for deres anvendelse; fysik og kemi af proteiner, DNA
og andre biologiske nanostrukturer.
Eksperimentel kursusdel: Deltagelse i anvendelsen af AFM,
nanopartikelsporingsanalyse; visualisering af nano-objekter med
forskellige nanoskala mikroskopier; kemisk syntese og
karakterisering af metalliske nanopartikler; fremstille
nanomaterialebaserede solcelle prototyper og analysere
eksperimentel data; Implementere fotokatalytisk farvestofreduktion
ved hjælp af nanopartikler.
Bemærkninger
Kemi i Nanoskala er integreret i DTU's nanoteknologi initiativ,
NanoDTU.
Kursusmateriale: Kompendium, "Chemistry at the
Nanoscale", øvelsesvejledninger og originalartikler
Sidst opdateret
02. maj, 2024