Департамент образования города Москвы
| Вид материала | Лекция |
- Департамент образования города москвы восточное окружное управление образования департамента, 47.58kb.
- Департамент образования города москвы северное окружное управление образования, 42.46kb.
- Соисполнители программы Департамент культурного наследия города Москвы, Департамент, 4201.15kb.
- Департамент семейной и молодежной политики города Москвы Государственное учреждение, 712.33kb.
- Правительство москвы департамент финансов города москвы прика, 1635.91kb.
- Департамент образования города Москвы Южное окружное управление образования гоу сош, 896.64kb.
- Департамент образования города москвы гоу города москвы центр дополнительного образования, 159.9kb.
- Департамент образования города москвы гоу города москвы центр дополнительного образования, 157.79kb.
- Департамент образования города Москвы Южное окружное управление образования Доклад, 467.67kb.
- Конституцией Российской Федерации, международными договорами Российской Федерации,, 181.8kb.
Департамент образования города Москвы
Некоммерческая организация «Ассоциация московских вузов»
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Московский государственный институт электронной техники (технический университет)
Полное название вуза
Научно-образовательный материал
по направлению «Зондовая микроскопия и нанотехнология» для школьников
Москва 2009 г.
- Вводная лекция.
В этой лекции рассказывается о том, что такое нанотехнология, с помощью каких приборов можно осуществлять работу с нанообъектами. Рассказывается об атомно-силовом и сканирующем туннельном микроскопах, принципе их действия, методиках сканирования. Дается краткая история развития нанотехнологий в России и в мире. Кратко рассказывается о достижениях научно – образовательного центра, демонстрируются примеры атомного разрешения графита и углеродных нанотрубок, рассказывается о приборах на их основе (транзистор и химический сенсор на углеродных нанотрубках) и о установке роста углеродных нанотрубок CVDomna. Занятие завершается демонстрацией приборов: учебных зондовых микроскопов Nanoeducator, многомодульного комплекса «Нанофаб».
- Лекция об углеродных материалах.
Подробно рассказывается об одном из основных материалов, применяемых в наноэлектронике – углероде. Особое внимание уделяется различным кристаллическим модификациям углерода: графиту, алмазу, фуллеренам, углеродным нанотрубкам, графену. Демонстрируются изображения с примерами каждой из решеток. Рассказывается о том, как получить тот или иной вариант кристаллической решетки углерода.
- Лекция об электрохимических процессах и аппаратах в нанотехнологии.
В этой лекции рассказывается о процессах электролиза, электрохимической обработке металлов, гальванотехнике, электрохимическом травлении и полировании, электрохимическом анодировании, катодном распылении, и возможностях по использованию этих процессов в нанотехнологии. Описывается конструкция установки катодного распыления и методе его работы. Описываются преимущества и недостатки метода. Рассказывается о модификации метода с целью получения углеродных нанотрубок. Описываются оптимальные параметры процесса получения углеродных нанотрубок для метода катодного распыления. Обосновывается необходимость использования буферного газа, описываются катализаторы, используемые в процессе.
- Лекция о химических процессах и аппаратах в нанотехнологии №1.
На этом занятии рассказывается о технологии химического газофазного осаждения. Подробно описывается конструкция установки химического газофазного осаждения. Рассказывается о том, как идет процесс химического осаждения из газовой фазы. Описываются возможные последовательности прохождения химической реакции и инициаторы химической реакции. Рассказывается о технологии и установке каталитического пиролиза, о используемых в технологии катализаторах и углеродсодержащих смесях.
- Лекция о химических процессах и аппаратах в нанотехнологии №2.
Лекционное занятие включает в себя рассказ о плазмоиндуцированном росте углеродных нанотрубок. Описывается плазмоиндуцированное химическое осаждение и примеры его использования. Рассказывается о его преимуществах и особенностях. Обсуждается модификация плазмоиндуцированного химического осаждения для синтеза углеродных нанотрубок. Демонстрируется вид установки плазмоиндуцированного роста углеродных нанотрубок. Описываются катализаторы и парогазовая углеродсодержащая смесь для проведения такого процесса.
- Лекция о химических процессах и аппаратах в нанотехнологии №3.
На занятии рассказывается о методах синтеза углеродных нанотрубок HiPCO и CoMoCat. Суть методов заключается в реакции диспропорционирования угарного газа. Для метода CoMoCat объясняется выбор катализатора, рассказывается и показывается конструкция установки. Описываются особенности процесса и характеристики получаемых углеродных нанотрубок. Далее рассказывается о процессе HiPCO, демонстрируется схема реактора и поясняются особенности процесса.
- Лабораторная работа. Синтез углеродных нанотрубок на золь-гель катализаторе.
Практическое занятие. Учащимся рассказывают о золь-гель технологии, коллоидных системах, выводятся основные химические реакции процессов. Далее рассказывается о технологии получения углеродных нанотрубок методом золь гель катализатора, демонстрируются полученные ранее результаты. Рассказывается техника работы с установкой роста углеродных нанотрубок CVDomna и техника безопасности. После этого учащимся предлагается самим приготовить раствор катализатора, поместить его в установку роста углеродных нанотрубок и провести процесс роста. В конце работы задаются контрольные вопросы.
- Лабораторная работа. Компаундирование нанотрубок полимерами.
Практическое занятие. Лабораторная работа заключается в получении полимерных композитов на основе углеродных нанотрубок, приобретении основных навыков в компаундировании материалов и изучении свойств композитов на основе углеродных нанотрубок. Учащимся рассказывается о способах приготовления полимерного композита с углеродными нанотрубками и о свойствах таких композитов. Далее рассказывается о поведении углеродных нанотрубок в матрице полимера. На втором этапе занятия учащимся предлагается получить композитный материал с углеродными нанотрубками в матрице альбумина, в матрице эпоксида и в матрице полистирола. В конце работы задаются контрольные вопросы.
- Лабораторная работа. Основы атомно-силовой микроскопии.
Практическое занятие. Целью данной работы является получение учащимися базовых навыков работы со сканирующим зондовым микроскопом. Первой частью работы является ознакомление с теоретическими основами зондовой микроскопии. Знакомство с двумя основными режимами работы зондового микроскопа Naoeducator: атомно-силовым и сканирующим туннельным. Описываются особенности каждого режима и техника изготовления зонда для прибора. Описывается техника безопасности и техника работы с прибором. На втором этапе идет практическое знакомство с микроскопом. Учащимся демонстрируется программа управления и предлагается самим произвести операцию сканирования в атомно-силовом режиме. Критерием успешного выполнения лабораторной работы является получение достаточно качественного изображения предложенного стандартного образца. В конце работы задаются контрольные вопросы.
- Лабораторная работа. Атомно-силовая микроскопия углеродных нанотрубок.
Практическое занятие. Цель работы заключается в получении практических навыков работы с отдельными молекулами на примере углеродных нанотрубок; знакомства с их свойствами и основными характеристиками; изучении особенностей сканирования слабозакрепленных наноразмерных объектов на поверхности и получении топографии углеродных нанотрубок на поверхности кремниевой подложки. В теоретической части работы рассказывается о углеродных нанотрубках их особенностях и особенностях получения их изображения. В практической части работы предлагается получить изображение углеродных нанотрубок на учебном сканирующем зондовом микроскопе Nanoeducator и на основе полученного изображения оценить радиус закругления зонда сканирующего микроскопа. В конце работы задаются контрольные вопросы.