I kurset vil du lære, hvordan du bruger din basisviden i fysik til at analysere og designe forskellige nanosystemer (for eksempel nanosensorer og nanooptiske systemer), samt at vurdere hvordan de skal anvendes i praksis. Du lærer, hvordan de fysiske egenskaber af nanostrukturer kan udnyttes til at lave bedre teknologiske løsninger. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Redegøre for nanofokusering af lys og analysere vekselvirkning mellem superfokuseret THz-stråling og 2D materialer på nanoskala
• Beregne mekaniske og overfladeegenskaber af atomart tynde carbon-nanomaterialer og bruge disse til at optimere en grafen-nanosensor
• Beskrive dannelsen og anvendelserne af ferroelektriske domænestrukturer
• Beskrive hvordan impedans-flowcytometri kan bruges til at samle information om cellemembraners struktur
• Beskrive hvordan elektriske felter kan bruges til at styre nanopartikler til bestemte lokationer
• Analysere opførslen af DNA-molekyler begrænset i nanofluidiske kanaler
• Beskrive optotermisk transport af solutter og opløsningsmidler i nanofluidiske enheder
• Beskrive optiske egenskaber og centrale nano-optiske fænomener i nanostrukturerede materialer
• Analysere overfladeplasmoners egenskaber i forhold til biokemiske sensorapplikationer
• Analysere nano- og biosystemer ved hjælp af data fra in situ-transmissions-elektronmikroskopi

I dette kursus lærer du om nanosystemer; hvordan de virker og hvordan de kan anvendes i praksis.

Et "nanosystem" er en system hvis funktion afhænger af, at en eller flere af dets komponenter eller materialer er mindre end 100 nm. Nanosystemer bruges overalt i vores dagligdag, hvor de løser problemer indenfor sundhed, miljø, sikkerhed, kommunikation, forskning og meget mere. En mobiltelefon er et fantastisk eksempel på en genstand der spækket med nanoteknologi for at kunne fungere. For selv at kunne forstå og designe nanosystemer, skal du forstå hvordan materialerne og deres nanoskala dimensioner bestemmer hvordan og hvor godt nanosystemet fungerer.

Kurset gennemgår 7 udvalgte temaer, gennem hvilket du lærer hvordan forskellige dele af din basisviden indenfor materialer og fysik, kommer i spil i nanosystemer, og hvor du samtidigt får indblik i aktuelle og spændende materialer og teknologier. De 7 temaer er:

(1) Mekaniske grafensensorer (2D-materialer/grafen, adhæsion, friktion, nanomekanik)
(2) Biologiske nanosystemer (Grundlæggende biosensorer, impedans-flowcytometri, dielektroforetisk manipulation, mikrofluidik)
(3) Nano-optiske systemer (overfladeplasmon-polaritoner, fotoniske krystaller, metasurfaces, sensing)
(4) Nanoelektroniske egenskaber af 2D materialer (optisk spektroskopi, nanolokalisering af lys, elektrisk ledningsevne på nanoskala, ikke-lokal respons)
(5) Nanofluidiske systemer til biomolekyler (entropi, diffusiophorese, semifleksible polymerer, Brownske bevægelse)
(6) Elektronmikroskopi af nanosystemer og biologiske materialer (TEM, væskefase-TEM, nukleation og vækst af nanostrukturer)
(7) Ferroelektriske systemer (ferroelektrisk polarisering, domæner, domæne-vægbevægelse, anisotropi)

Som du kan se, giver disse temaer dig forståelse af en lang række alment nyttige begreber, materialer og teknikker som kommer dig til nytte senere.

Undervisningen er en interaktiv vekslen mellem forelæsninger, diskussioner, småprojekter og opgaveregninger, hvor du bliver udfordret på mange forskellige fronter.

Gennem 6 hjemmeregningsopgaver arbejder du dybere med materialet, og bliver fortrolig med de komplekse problemstillinger og deres betydning of udvalgte nanosystemer. Kurset er baseret på forelæsningsnoter, der vil blive udleveret på elektronisk format. 02. maj, 2025