Нанохимия и нанотехнологии - Саратовский государственный

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
ИНСТИТУТ ХИМИИ
УТВЕРЖДАЮ
Проректор
по учебно-методической работе
профессор Е.Г. Елина
___________________________
"__" __________________2014 г.
Рабочая программа дисциплины
«НАНОХИМИЯ И НАНОТЕХНОЛОГИИ»
Направление подготовки
04.04.01.68 Химия
Профиль подготовки
Химия синтетических и природных веществ
Квалификация (степень) выпускника
Магистр
Форма обучения
очная
Саратов,
2014
2
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Нанохимия и нанотехнологии» являются:
1) формирование у будущего специалиста:
 понимания основ новой современной науки «Нанохимии» и нанотехнологий, реализующих достижения нанохимии и других нанонаук в
практической деятельности по созданию наноматериалов и устройств
на их основе;
 умения использовать особые свойства вещества в наносостоянии для
решения конкретных задач различных разделов химии природных и
синтетических веществ, в том числе задач химического анализа;
 знаний основных видов и свойств нанообъектов, видов и возможностей
нанотехнологий, которые уже находят применение или могут быть
применены в химической науке и практике для решения задач материаловедения, контроля качества и химического состава природных и
синтетических материалов и обеспечения качества жизни человека;
2) ознакомление с современными достижениями нанохимии и тенденциями развития нанотехнологий в различных областях современной науки,
материаловедения и живых систем.
2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры
Дисциплина «Нанохимия и нанотехнологии» является общим курсом
профессионального цикла ООП магистратуры (М.2) по профилю подготовки
«Химия синтетических и природных веществ», по направлению 04.04.01.68 Химия.
Наноматериалы и нанотехнологии в первое десятилетие 21 века стали
предметом активного изучения и применения в физике, химии, биологии и
материаловедении, т.е. междисциплинарных областях. Главная причина такого интереса ученых и практиков-технологов состоит в том, что использование наноматериалов, большая часть атомов или молекул которых находится на поверхности, приводит к новым явлениям, которые на наблюдаются в
микро- и макротелах, и которые невозможно описать на основе известных
закономерностей классической химии. Для успешного выполнения профессиональных задач химикам требуется развивать и постоянно поддерживать
высокий уровень знания о наносостоянии вещества и возможностей их использования в технологиях, в том числе использовать возможности сети Интернет для выявления новых направлений в нанонауке и нанотехнологиях.
Дисциплина «Нанохимия и нанотехнологии» обеспечивает содержательную
взаимосвязь дисциплин общенаучного и профессионального блоков магистратуры. Материал дисциплины базируется на знаниях по информатике, физике, органической, неорганической, физической, полимерной и аналитиче-
3
ской химии, биохимии, в объеме курсов ООП по направлению бакалавриата
«Химия».
В ходе изучения данной дисциплины у магистранта будет сформировано знание современных подходов, объясняющих особые свойства вещества в
наносостоянии с позиций квантовых и поверхностных эффектов, а также
эффектов самоорганизации и изменения среды в микроокружении частиц в
конденсированном состоянии и умение использовать и эти свойства для решения конкретных химических задач при работе с природными и синтетическими материалами. Таким образом, освоение дисциплины «Нанохимия и
нанотехнологии» необходимо как предшествующее для дисциплин:
 «Физические методы исследования состава и структуры веществ»;
 «Квантовая химия – перспективный метод идентификации соединений».
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Нанохимия и нанотехнологии».
Формулировка компетенции
Код
Наличием представления о наиболее актуальных направлениях ПК-1
исследований в современной теоретической и экспериментальной химии (синтез и применение веществ в наноструктурных
технологиях, исследования в экстремальных условиях, химия
жизненных процессов и экология и другие
Понимание принципов работы и умение работать на современ- ОК-6
ной научной аппаратуре при проведении научных исследований
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
• Знать:
1) основные виды и особенности свойств жидких и твердых нанообъектов, основные способы их получения, а также эффекты, которые определяют особые свойства обеих групп наноразмерных объектов и их
влияние на химические свойства других веществ;
2) виды и возможности нанотехнологий, связанных с синтезом и модификацией нанообъектов, а также измерениями размеров и оценкой
морфологии 0D, 1D, 2D, 3D нанообъектов, которые уже находят применение или могут быть применены в химии, химическом анализе,
сенсорах, медицине и фармацевтике (капсулирование и доставка ле-
4
карств), электронике, а также для решения задач материаловедения и
обеспечения качества жизни человека;
3) достижения нанохимии и нанотехнологий в других странах и возможности создания системы метрологического контроля при использовании нанообъектов и нанотехнологий.
• Уметь:
1) проводить поиск химической информации по ключевым словам в области нанохимии и нанотехнологий в сети Интернет; в ходе самостоятельной работы анализировать научную литературу с целью получения новых знаний и постановки задачи (цели) исследования;
2) принимать нестандартные решения при постановке задач, связанных с
выбором вида нанообъекта или нанотехнологии для решения поставленной задачи;
3) представлять совокупность полученных знаний и собственных результатов исследований в виде устных или письменных отчетов, рефератов и
мультимедийных презентаций;
• Владеть:
1) навыками по выбору и обоснованию метода, необходимого для решения конкретной химической, материаловедческой задачи или задачи
химического анализа с применением нанообъектов и нанотехнологий;
2) основными принципами работы на современной классической и специализированной нанотехнологической научной аппаратуре при проведении научных исследований с применением нанообъектов и нанотехнологий;
3) способами создания и представления компьютерных презентаций по
отдельным разделам нанохимии и нанотехнологий.
4. Структура и содержание дисциплины «Нанохимия и нанотехнологии».
Общая трудоемкость дисциплины составляет 144 часа (4 зач. ед.), в том числе 78 аудиторных часа (26 лекц. и 52 лаборат.), 57 часов самостоятельной работы студентов и 9 часов экзамен. Итоговая форма отчетности – экзамен в
1семестре.
5
Табл.1. Структура и содержание дисциплины
№
п/п
1
2
3
4
5
Раздел дисциплины
Основные понятия и
определения в области
нанохимии и нанотехнологий, история их развития. Классификации
нанообъектов. Наноструктуры в природе.
Жидкие нанообъекты, их
свойства, супрамолекулярная природа, особенности и термодинамика.
Нанотехнологии, основанные на использовании
жидких нанообъектов
(нанореакторов), управление их свойствами
Жидкие нанореакторы в
методах химического анализа, разделения, концентрирования и пробоподготовке, органическом синтезе, медицине и фармацевтике, молекулярной электронике и биологии. Молекулярные зонды для изучения жидких нанообъектов
Твердые нанообъекты, их
свойства, принципиальное
отличие от жидких аналогов, термодинамика, нанотехнологии, применяемые
в синтезе и модификации
твердых нанообъектов, методы их получения
Твердые нанообъекты в
методах разделения и кон-
Се- Не- Виды учебной рамест деля
боты, включая
р
се- самостоятельную
мес работу студентов
тра и трудоемкость (в
часах)
1
Формы текущего контроля успеваемости
(по неделям семестра)
Формы промежуточной аттестации (по семестрам)
лекц
лаб
СРС
Всего
1
2
4
4
10
Обсуждение,
дискуссия,
терминологический тренинг
2
2
4
4
10
Отчет по лаб.
работе №1
3
2
4
4
10
Отчет по лаб.
работе №2
4
2
4
4
10
Отчет по лаб.
работе №3
5
2
4
4
10
Отчет по лаб.
работе №4
6
2
4
4
10
7
2
4
4
10
Мультимедийная презентация по жидким
нанообъектам
Отчет по лаб.
работе №6
8
2
4
4
10
Отчет по лаб.
работе №7
9
2
4
5
11
Отчет по лаб.
работе № 8
1
1
1
1
6
центрирования, применение в медицине, химических сенсорах, микроэлектронике, биологии, материаловедении
6
Нанотехнологические
методы исследования и
определения размеров
наночастиц. Варианты
электронной и зондовой
микроскопии:и спектроскопии, дифракционные
и другие методы. Нанометрология и проблемы
стандартов измерений
нанообъектов. Химический анализ нанообъектов
1
10
2
4
5
11
11
2
4
5
11
12
2
4
5
11
13
2
4
5
11
1
Итого: часов
26
52
57
135
Отчет по лабораторной работе № 9. Мультимедий-ная
презентация по
твердым нанообъектам
Отчет по лабораторной работе № 11. Обсуждение, дискуссия, терминологический
тренинг
Отчет по лабораторной работе № 12.
Мультимедийная презентация
Представление
рефератов
Экзамен
4.1 Содержание рабочей программы
Введение в нанохимию и нанотехнологии. Понятие о наносостоянии
вещества. Основные термины и определения в области нанохимии и нанотехнологий. Классификация нанообъектов: жидкие самоорганизующиеся
нанообъекты (наносистемы), не имеющие аналогов в макромире и твердые
нанообъекты (наноматериалы). Виды жидких и твердых нанообъектов.
Наноструктуры в природе. Классификации нанотехнологий. История появления и развития нанонауки и нанотехнологии.
Жидкие нанообъекты, их свойства, особенности и применение.
Жидкие нанообъекты, их биоподобная и супрамолекулярная природа, макро- и
микроскопические свойства, роль самоорганизации в их образовании, отличительные особенности, термодинамика и возможности управления их свойствами. Параметры, характеризующие свойства жидких нанообъектов, способы управления параметрами. Жидкие нанообъекты как нанореакторы в хи-
7
мии. Виды нанореакторов: самоорганизующиеся мицеллярные системы
(прямые и обратные мицеллы, прямые и обратные микроэмульсии, липосомы, везикулы), молекулы-рецепторы (циклодекстрины, каликсарены, дендримеры). Нанотехнологии, основанные на использовании жидких нанообъектов. Основные свойства жидких нанореакторов, определяющие свойства солюбилизированных в них реактантов и конечный эффект реакции. Использование молекулярных зондов для изучения микроскопических свойств нанообъектов.
Жидкие нанореакторы в методах химического анализа, разделения, концентрирования и пробоподготовке, органическом синтезе, медицине и фармацевтике,
молекулярной электронике и биологии. История применения нанореакторов в
различных методах анализа. Применение нанореакторов в методах молекулярной, атомной спектроскопии, электрохимических, хроматографических,
электрофоретических методах анализа, экстракции, ультрафильтрации, пробоподготовке. Роль нанореакторов в модификации традиционных методов
химического анализа и создании их новых вариантов. Основные результаты
применения нанореакторов в органическом и полимерном синтезе. Нанореакторы как средство капсулирования лекарственных веществ в фармацевтике
и средство доставки лекарственных веществ в медицине. Нанореакторы как
модельная биоподобная среда для проведения ферментативных реакций.
Твердые нанообъекты, их свойства, особенности и применение.
Твердые нанообъекты, их свойства, классификации, принципиальное отличие от жидких аналогов, термодинамика. Классификации наноматериалов (по
размерности, форме и размеру частиц, физическому свойству). Классификация по размерности: нульмерные (квантовые точки и другие нанокластеры
до 5 нм), одномерные (трубки, ленты, стержни, вискеры…), двумерные материалы (пленки ЛБ, layer-by-layer, графен и др.) и трехмерные материалы
(различные нанокристаллы (5-100 нм) и др. частицы, не имеющие формы).
Нанопористые материалы (золь-гель). Токсические свойства нанообъектов.
Основные свойства (квантовые, поверхностные, размерные, морфологиче-
8
ские), определяющие эффект их использования. Методы разделения наночастиц на фракции.
Физические и химические способы получения наночастиц и наноматериалов. Химические способы, основанные на подходе «снизу-вверх». Химическое восстановление в жидких гомогенных водных и неводных средах.
Способы получения в нанореакторах (мицеллах и микроэмульсиях на основе
поверхностно-активных веществ, и дендримерах). Фото- и радиационнохимическое восстановление. Криохимический синтез. Синтез в жидких металлах и полимерах. Термическое разложение и восстановление.
Физические способы получения наноматериалов, использующие принцип «сверху-вниз»: конденсационные и диспергирующие методы. Характеристика газофазного синтеза, плазмохимического синтеза, механосинтеза
(механический размол и механическое сплавление), детонационного синтеза
и электровзрыва, самораспространяющегося высокотемпературного синтеза,
лазерного испарения
Получение компактных нанокристаллических материалов: компактирование нанопорошков, осаждение на подложку, кристаллизация аморфных
сплавов, интенсивная пластическая деформация, превращения беспорядокпорядок. Нанотехнологии, применяемые в синтезе и модификации твердых нанообъектов.
Твердые нанообъекты в методах разделения и концентрирования, применение в медицине, фармацевтике, химических сенсорах, микроэлектронике, биологии, материаловедении.
Нанотехнологии, их виды и применение для решения химических
задач и измерения нанообъектов.
Классификация нанотехнологических
методов изучения рельефа, состава и структуры (фотонно-, электронно-. ионно- и полевые зондовые методы). Виды сканирующей зондовой микроскопии: сканирующая туннельная микроскопия, атомно-силовая и молекулярносиловая микроскопия, оптическая микроскопия ближнего поля.
9
Электронная микроскопия и спектроскопия: сканирующая (растровая)
электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия, полевая микроскопия (по Мюллеру), Сайт-специфическая силовая спектроскопия
ионных кристаллов, аналитическая электронная микроскопия. Гибридные
методы, позволяющие изучать морфологию и химический состав нанообъектов
Нанотехнологические методы исследования и определения размеров
наночастиц. Варианты электронной и зондовой микроскопии и спектроскопии, дифракционные и другие методы. Нанометрология: проблемы стандартов наноматериалов и измерительных технологий в нанометровом диапазоне.
Химический анализ нанообъектов. Виды нанотехнологий, используемых в анализе: метод Ленгмюра-Блоджетт, метод полиионного наслаивания,
золь-гель-технология, молекулярно-лучевая эпитаксия. Наносенсоры на основе технологии Ленгмюра-Блоджетт.
Нанотехнологии, используемые при модификации и конструировании
наноматериалов, композитных и гибридных наноматериалов, наноразмерных
устройств.
10
4.2. Темы самостоятельной работы и практических работ
№ Неделя Темы самостоятельной рабоп/п семестра ты студентов и практического занятия
1
2
1
1
Взаимосвязь законов классических наук и нанонауки,
классических технологий и
нанотехнологий. Методологические особенности нанонауки и нанотехнологий.
Дискуссионные вопросы
терминологии и определений в нанонауке.
2
2-3
Законы физической и коллоидной химии, определяющие
образование и функционирование жидких самособирающихся нанообъектов.
Дифильные молекулы, роль
гидрофильно-липофильного
баланса в образовании мицеллярных систем. Факторы,
управляющие самоорганизацией дифильных молекул.
Основы супрамолекулярной
химии.
3
4-6
Результаты и достижения,
связанные с применением
мицелл, микроэмульсий и
циклодекстринов в катализе,
органическом синтезе, медицине, фармацевтике, увеличении нефтеотдачи пластов,
очистке сточных вод, разделении, концентрировании и
определении веществ в спектрофотометрии, люминесценции, атомной абсорбции,
жидкостной и газовой хроматографии, электрохимических методах анализа, экстракции, электрофорезе,
ультрафильтрации и т.д.
Вид
контроля
Практические работы
3
Индивидуальный
отчет.
4
Семинар и терминологический тренинг
Оформление ра- Работа № 1. Приготовбот.
ление растворов ПАВ
и индикация ККМ по
методом молекулярного зонда. (4 часа)
Работа № 2. Определение эффективной
диэлектрической проницаемости среды мицелл ПАВ
(4 часа).
Оформление работ.
Выступление
с
презентацией по
результатам самостоятельной
работы с литературой
Работа № 3. Влияние
спиртов на размер и
структуру мицелл по
данным анализатора
Малверн.
(4 часа)
Работа № 4. Влияние
среды мицелл на таутомерное равновесие
азосоединений и 1,3дикетонов (4 часа)
Работа № 5. Презентации студентов на тему:
«Жидкие нанообъекты
в химии и нанотехнологиях» (4 часа)
11
4
5
6
7-8
9-11
12-13
Особенности физических
свойств твердых нанообъектов, обусловленные наноразмерным состоянием: оптические и электронные,
электрохимические, магнитные, поверхностные; фотонные кристаллы
Оформление ра- Работа № 6. Синтез и
бот.
оценка размеров магнитных наночастиц в
водной среде (4 часа)
Работа № 7. Синтез и
оценка размеров магнитных наночастиц в
неводной среде
(4 часа)
Методы исследования веществ в Оформление раРабота 8. Наблюдение
нанокристаллическом состоябот.
явления гигантского
нии. Свойства отдельных пред- Выступление с
комбинационного расставителей твердых нанообъек- презентациями по сеяния на твердых
тов, Результаты применения
методам исследо- подложках с серебрятвердых нанообъектов в медивания и свойными наночастицами
цине, фармацевтике, химичествам отдельных ( 4 часа)
ских сенсорах и различных менанообъектов.
тодах разделения, концентрироРабота 9. Реализация
вания и анализа, оптической
явления внутримолеспектроскопии, наноэлектроникулярного переноса
ке, молекулярной электронике,
энергии в наносистенанобиотехнологиях.
мах, содержащих ионы
европия и тербия и антибиотики (4 часа).
Нанотехнологии в исследовании и
применении жидких и твердых
нанообъектов, их особенности.
Нехимические нанотехнологические методы синтеза наноматериалов. Роль измерений в характеризации свойств нанообъектов. Международные и российские метрологические организации, выпускающие документы по нанометрология.
Работа 10. Презентации по методам исследования и свойствам
отдельных нанообъектов. (4 часа)
Оформление раРабота № 11. Нанобот.
технология получения
Презентация по
самособирающихся
нанотехнологиям. монослоев полимерПодготовка реных полиэлектролитов
ферата
(4 часа)
Работа № 12. Измерительные возможности
нанотехнологической
установки «Интегра»
(4 часа)
Работа 13.
Презентации по отдельным нанотехнологиям.
(4 часа)
12
5. Образовательные технологии
При освоении дисциплины используются следующие образовательные
технологии:
- интерактивные лекции с элементами междисциплинарного и
дистанционного обучения.
- практические занятия c использованием инновационных методов обучениянеимитационные методы: групповые дискуссии и тренинги, поисковые
работы; обобщение и анализ материала по отдельным разделам курса в виде
публичной мультимедийной презентации;
имитационные методы: проведение опережающей самостоятельной работы.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Самостоятельная работа студентов включает:
1) Составление опорных конспектов по теме, собственных баз данных химической информации, поиск информации в сети Интернет.
2) Разработка собственных дистанционных курсов (индивидуальных, групповых).
3) Изучение дополнительной литературы.
4) Подготовка к практическим работам, оформление практических
работ, выполнение домашних заданий, подготовку к контрольным работам,
текущему и итоговому контролю, прохождению тестов.
5) Написание рефератов, подготовка презентации
Темы рефератов:
1. Виды и характерные свойства наноструктурных материалов
2. Классификация и свойства жидких нанообъектов на основе организованных систем
3. Классификация и свойства твердых наноматериалов
4. Виды и возможности нанотехнологий в химии и химическом анализе
5. Применение жидких нанообъектов (по отдельным видам) в химическом
анализе
6. Жидкие нанообъекты как средства доставки лекарственных препаратов
7. Нанотехнологии и химические сенсоры
13
8. Мицеллярная экстракция и мицеллярная ультрафильтрация
9. Мицеллярная жидкостная хроматография
10.Мицеллярная тонкослойная хроматография
11.Мицеллярная электрокинетическая хроматография и родственные методы
12.Организованные наносистемы в спектроскопических методах анализа
13.Организованные наносистемы в электрохимических методах анализа
14.Организованные наносистемы в пробоподготовке
15.Золотые наночастицы и их применение для диагностики белков и ДНК
16.Квантовые точки, применение в медицине и диагностике
17.Магнитные наночастицы в медицине и диагностике
18.Виды углеродных нанотрубок и их применение в химии, технологиях и
химическом анализе
19.Неуглеродные виды нанотрубок
20.Нанопленки, применение в молекулярной электронике и химических сенсорах
21.Супрамолекулярная химия, её связь с нанохимией
22.Анализ наноматериалов
23.Фотонно-зондовые методы анализа и их возможности
24.Электронно-зондовые методы анализа нанообъектов
25.Ионно-зондовые методы анализа поверхностей и межфазных границ
26.Полевые зондовые методы анализа и их возможности
27.Спектральные методы анализа общего состава нанообъектов
ТРЕБОВАНИЯ К РЕФЕРАТУ
Реферат по выбранной теме должен иметь следующую структуру:
введение, определяющие обоснование выбора темы;
 анализ проблемных ситуаций, сложившихся или складывающихся в
данной предметной области;
 описание используемых способов разрешения проблемных ситуаций
по данным отечественных и зарубежных источников;

14
выводы, отражающие личное мнение магистранта по эффективности
используемых способов разрешения проблемных ситуаций для российской науки и/или образования;
 список использованных литературных источников, оформленных в соответствии с требованиями библиографических стандартов;
 список использованных информационных ресурсов с указанием адреса
сайта, индекса страницы и др.

Магистранты готовят также презентацию в среде Power Point для представления на докладе.
Контрольные вопросы для самостоятельной работы
1. Дайте определения терминам «нанотехнологии», «наноматериалы», «наносистемы».
2. Приведите классификацию наноструктурных материалов.
3. Какими особыми свойствами обладают наноматериалы по сравнению с
макрообъектами?
4. Опишите основные методы получения наноструктурных материалов.
5. Какие специальные методы используют для исследования наноматериалов?
6. Назовите основные пути использования наноструктурных материалов в
химическом анализе.
7. Назовите виды нанотехнологий, каковы области их применения в анализе?
8. Приведите классификацию наносистем, почему их называют нанореакторами?
9. Какие свойства нанореакторов могут использоваться для управления свойствами аналитических реагентов и аналитических систем в целом?
10. Назовите примеры применения нанореакторов в различных методах анализа.
11. Что такое супрамолекулярная химия и «супрамолекулярные системы»?
15
12. Какие принципы супрамолекулярной химии могут использоваться для
улучшения метрологических характеристик в химическом анализе?
13. На каких свойствах нанореакторов основано их применение в спектрофотометрии, флуориметрии, фосфориметрии?
14. Опишите процессы фосфоресценции при комнатной температуре, сенсибилизированной флуоресценции, эффект антенны и сенсибилизированной
фосфоресценции, основанные на применении нанореакторов.
15. На чем основано применение нанореакторов в атомной спектроскопии?
16. Приведите примеры применения нанореакторов в вольтамперометрии,
потенциометрическом анализе, кондуктометрическом титровании.
17. Каковы преимущества и возможности наноорганизованных сред в электрохимических методах анализа?
18. Какие новые методы разделения были предложены с использованием
нанореакторов?
19. На чем основана мицеллярная экстракция?
20. Назовите особенности мицеллярной хроматографии.
21. Какие свойства циклодекстринов лежат в основе разделения энантиомеров?
22. Какие преимущества дает использование нанореакторов в капиллярном
электрофорезе?
23. Опишите принцип нового метода анализа – мицеллярной электрокинетической хроматографии.
24. Какие нанореакторы используют в ультрафильтрации?
25. Назовите особенности и преимущества использования микроэмульсий и
мицелл для разделения органических соединений. В чем состоят особенности микроэмульсий по сравнению с мицеллами?
26. Какие преимущества дают нанореакторы при использовании в пробоподготовке?
16
27. Какие виды наноматериалов применяют в химических сенсорах?
28. Назовите нанотехнологии, используемые для создания чувствительных
слоев химических сенсоров и биосенсоров?
29. Опишите природу эффекта поверхностного плазмонного резонанса. Для
каких материалов характерен этот эффект?
30. Какие виды нанотрубок применяют в анализе и химических сенсорах?
31. Что такое квантовые точки, в каких методах анализа их применяют, в чем
их преимущества перед флуоресцентными красителями?
32. Какие виды металлических наночастиц применяют в анализе?
33. Назовите способы получения наноразмерных пленок, в каких методах
анализа их применяют?
34. Какие соединения называют молекулярными зондами? Каким образом с
их помощью можно изучать свойства наносистем?
35. Какой принцип лежит в основе группы зондовых методов? Какие физические эффекты лежат в основе фотонно-зондовых методов? Перечислите основные их виды.
36. Какие физические эффекты лежат в основе электронно-зондовых методов? Назовите основные представители этих методов.
37. Какие физические эффекты лежат в основе ионно-зондовых методов?
Назовите основные представители этих методов.
38. Какие физические эффекты лежат в основе полевых зондовых методов?
Перечислите основные их виды.
39. Опишите принципы, лежащие в основе сканирующей туннельной и атомно-силовой микроскопии. Какую информацию о нанообъектах дают эти методы?
40. На каких принципах основан анализ отдельных атомов и молекул на поверхности образца?
17
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. Елисеев А.А., Лукашин А.В. Функциональные наноматериалы / Под ред.
Ю.Д.Третьякова . - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 456 с.
2. Головин Ю.И. Наномир без формул /Под ред. Проф. Л.И.Патрикеева. - М.
: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - 543 с.
3. Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. Изд. 2-е, испр.–М.: Книжный дом «Либроком», 2009.592 с.
4. Рамбиди Н.Г., Березкин А.В. Физические и химические основы нанотехнологий. – М.: Физматлит, 2008. – 456 с.
5. Пул Ч., Оуэнс Ф. Нанотехнологии: уч. пособие. – Пер с англ. Изд. 4-е,
испр. и доп.. – М.: Техносфера, 2009. -336 с.; 2007. 375 с.
б) дополнительная литература:
1. Климов Б.Н., Штыков С.Н., Горин Д.А., Иноземцева О.А., Глуховской Е.Г.,
Ященок А.М., Колесникова Т. Физико-химия наноструктурированных материалов: Учеб. пособие для студ. фак. нано- и биомед. технологий / под общей
ред. Климова Б.Н., Штыкова С.Н. – Саратов: Изд-во Новый ветер, 2009. – 217
с.
2. Русанова Т.Ю., Штыков С.Н. Нанотехнологии в оптических и пьезокварцевых сенсорах: Учеб. пособие для студ. хим. фак. и фак. нано- и биомед.
технологий СГУ. - Саратов: Научная книга, 2009. – 65 с.
3. Старостин В.В. Материалы и методы нанотехнологии: учебное пособие /
под общ. ред. Л.Н. Патрикеева. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. –
431 с.
4. Штыков С.Н., Русанова Т.Ю. Наноматериалы и нанотехнологии в химических и биохимических сенсорах: возможности и области применения // Рос.
хим. журн. 2008. Т.52. № 2. С.92-100.
5. Программы и Интернет-ресурсы
Microsoft Office 2007; программа СhemDraw
Сайты http://www.xumuk.ru/, http://www.nehudlit.ru/books/subcat281.html
www.scienec-direct.com, www.springer.com, www.rsc.org, www.msu.ru,
www.sgu.ru.
18
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
- Лекционные аудитории;
- Компьютерный класс, оснащенный программным обеспечение и с выходом
в Интернет (№28а);
- Мультимедийный проектор;
- Наличие кафедральной библиотеки.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО №547 от
20 мая 2010 года с учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению подготовки 04.04.01.68 Химия и профилю Химия синтетических и
природных веществ
Автор
Профессор, д.х.н.
Штыков С.Н.
Программа одобрена на заседании кафедры аналитической химии и химической экологии от 6 мая 2014 года, протокол № 13.
Зав. кафедрой аналитической
химии и химической экологии
д.х.н., доцент
Русанова Т.Ю.
Директор Института химии
д.х.н., профессор
Федотова О.В.