Темы для самостоятельной работы студентов

Раздел 1. Углеродные материалы

1. Углеродные волокна, углеродная керамика, материалы на основе алмаза, карбин

2. Свойства фуллеренов. Основные модификации углерода. Кластеры металлов с фуллеренами. Фуллерены как газовая система

3. Получение фуллеренов

Другие методы синтеза фуллеренов. Методы синтеза фуллереновых производных. Выделение чистых фуллеренов

4. Влияние параметров плазмы на синтез фуллеренов. Образование фуллеренов и факторы, влияющие на их синтез. Образование эндоэдральных фуллеренов и гетерофуллеренов.

5. Структура нанотрубок. Однослойные нанотрубки и хиральность. Многослойные нанотрубки

6. Практическое использование нанотрубок

Углеродные нанотрубки для инженерных наноустройств. Углеродные нанотрубки как материал для электроники и наноэлектроники. Получение углеродных нанотрубок в композитах и порошках оксидных твердых растворов. Углеродные нановолокна

7. Термоэлектрические материалы нанометрового масштаба

Введение в термоэлектричество. Теория термоэлектрического транспорта в малоразмерных твердых телах. Одноразмерный термоэлектрический транспорт в квантовых проволочках. Квази - нуль размерные системы, твердые тела, содержащие квантовые точки

Раздел 2. Фрактальные структуры вещества

8. Поглощение электромагнитных волн фрактальными агрегатами

Воздействие электромагнитных волн на кластеры.

Природа поглощения электромагнитной волны светового диапозона.

9. Аэрогели. Свойства аэрогеля. Термическая устойчивость аэрогелей SiO_2. Применение аэрогелей.

Подготовка к коллоквиуму

Раздел 3. Процессы кристаллизации в химическом материаловедении

10. Молекулярная природа процессов роста кристалла. Молекулярные механизмы роста грани кристалла.

Габитус кристаллов. Нитевидные кристаллы. Кристаллы скелетного и антискелетного типа. Дендритные кристаллы

Раздел 4. Физические свойства веществ в нанокристаллическом состоянии

11.Сокращение длины связей в приповерхностном слое. Поверхностный потенциальный барьер. Сокращение поверхностных связей, энергия связывания и отношение поверхности к объему. Зависимость зонной структуры от размера наночастиц.

12. Энергия магнитной анизотропии. Магнитокристаллическая анизотропия. Анизотропия формы. Анизотропия механического напряжения

13. Магнитостатические взаимодействия нанонитей. Магнитные наноматериалы. Механические свойства наносистем. Закон Холла-Петча

14. Моделирование поведения зерен и межзеренных границ до и после нагрузки. Нанокомпозиты. Армирование. Адгезионная прочность. Механические свойства углеродных нанотрубок

Раздел 5. Применение функциональных наноматериалов

15. Магнитные актюаторы. Пьезоэлектрические актюаторы. Тепловые актюаторы. Гидравлические актюаторы. Сенсорные НЭМС. Технологии производства МЭМС и НЭМС. Материалы для МЭМС и НЭМС. Молекулярные актюаторы

16. Молекулярные моторы

АТФ синтетаза. Флагеллярные моторы бактерий. Миозин, кинезин и диенин. Искусственно создаваемые молекулярные моторы. Интеграция биологических молекулярных агрегатов в устройства. Ротаксаны и катенаны. Химически-индуцированное движение в ротаксанах. Фотоиндуцированное движение в ротаксанах. Более точный контроль направления движения

17. Использование слабой связи для измерения электрических свойств молекул. Магнитные носители информации. Материалы для бионанотехнологии. Изучение теоретического материала

18. Нанолекарства и наномедицина. Наносистемы для диагностики заболеваний. Наноинструменты для микробиологии и медицины. Токсичность веществ в нанодисперсном состоянии.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Чурилов Г.Н. Фуллерены. Синтез и теория образования / Г.Н. Чурилов, Н.В. Булина, А.С. Федоров. - Новосбирск: Изд-во СО РАН, 2007. - 230 с.

2. Золотухин И.В. Новые направления физического материаловедения: учеб. пособие / И.В. Золотухин, Ю.Е. Калинин, О.В. Стогней. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2000. - 360 с.

3. Золотухин И.В. Углеродные нанотрубки и нановолокна: учеб. пособие / И.В. Золотухин, Ю.Е. Калинин. - Воронеж: ГОУВПО «ВГТУ», 2006. - 228 с.

4. Золотухин И.В. Графены и термоэлектрические материалы нанометрового масштаба: учеб. пособие / И.В. Золотухин, Л.И. Янченко, А.В. Нефедов. - Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010. - 112 с.

5. Елисеев А.А. Функциональные наноматериалы / А.А. Елисеев, А.В. Лукашин. – Физматлит, 2010. - 456 с.

6. Пул Ч. Мир материалов и технологий / Ч. Пул, Ф. Оуэнс. – Техносфера, 2004. - 323 с.

7. Щука А.А. Наноэлектроника / А.А. Щука. - М. Физматкнига, 2007. - 463 с.

8. Чаплыгин А.Н. Нанотехнологии в электронике / А.Н. Чаплыгин. - М. Техносфера, 2005. – 450 с.

9. Дьячков П.Н. Углеродные нанотрубки. Материалы для компьютеров 21 века / П.Н. Дьячков // Природа. - № 11. -2000. - С. 11 - 19.

10. Рамбиди Н.Г. Нанотехнология, молекулярные компьютеры / Н.Г. Рамбиди. – М. : Физматлит, 2007. – 256 с.

11. Уайтсайдс Дж. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз, направления исследований / Дж. Уайтсайдс, Д. Эйглер, Р. Андерс; под ред. М.К. Роко, Р.С. Уильямс, П. Аливисатоса. - М. : Мир, 2002. - 292 с.

12. Семчиков Ю.Д. Дендримеры – новый класс полимеров / Ю.Д. Семчиков // Соросовский образ. журнал. 1998. № 12. С. 45-51.

13. Малькце П.П. Наноматериалы. Нанотехнологии наносистемная техника. Мировые достижения за 2005 г. / П.П. Мальцке ; под ред. П.П. Мальцева. М.: Техносфера, 2006. - 152 с.

14. Уильямс Л. Нанотехнологии без тайн. Путеводитель / Л. Уильямс, У. Адамс. – М.: Изд. Эксмо, 2009. - 368 с.

15. Балабанов В.И. Нанотехнологии. Наука будущего. Открытия, которые потрясли мир / В.И. Балабанов. - М.: Эксмо, 2009. - 256 с.

16. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А.И. Гусев. - М.: Физматлит, 2009. - 410 с.

17. Старостин В.В. Материалы и методы нанотехнологий / В.В. Старостин; под ред. Л.Н. Патрикеева. - М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2008. - 432с.

СОДЕРЖАНИЕ

Функциональные и конструкционные наноматериалы 1

Практические занятия 32

Темы для самостоятельной работы студентов 35

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 38

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям по курсу «Современные проблемы в изучении наноструктурированных материалов»

для студентов направления 223200.68 «Техническая физика» (магистерская программа подготовки «Прикладная физика твердого тела») очной формы обучения

Составитель

Янченко Лариса Ивановна

В авторской редакции

Подписано к изданию 27.09.2013.

Уч.-изд. л. 2,4.

ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический

университет"