К ф. м н. Чегель В.І. к т. н. Гринько Д. О - nadoest.com ))
Головна
Пошук за ключовими словами:
сторінка 1
Схожі роботи
К ф. м н. Чегель В.І. к т. н. Гринько Д. О - сторінка №1/1


Київський національний університет
імені. Тараса Шевченка

Інститут високих технологій
Кафедра математики, теоретичної фізики

та комп’ютерних технологій

Укладачі: професор Лозовський В.З.

к.ф.-м.н. Чегель В.І.

к.т.н. Гринько Д.О.


СУЧАСНА НАНОПЛАЗМОНІКА




РОБОЧА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ


освітньо-професійної програми спеціальності

„магістр природничих наук та високих технологій ”

Затверджено

на засіданні кафедри



Протокол № 8 від «13 » 2012 р.


Зав. кафедрою

Лозовський В.З.

Директор інституту

Третяк О.В. .


КИЇВ - 2012
Робоча навчальна програма з дисципліни „Основи фізики конденсованого стану”
Укладачі: доктор. фіз.-мат. наук, професор Лозовський В.З.

к.ф.-м.н. , ст. наук.співробітник Чегель В.І.

к.т.н. Гринько Д.О.

Лектори: доктор. фіз.-мат. наук, професор Лозовський В.З.

к.ф.-м.н. , ст. наук.співробітник Чегель В.І.

к.т.н. Гринько Д.О.
Викладачі: к.ф.-м.н. , ст. наук.співробітник Чегель В.І.

к.т.н. Гринько Д.О.



Погоджено

з науково-методичною комісією

« » 20_ р.

.
Методичні рекомендації по вивченню дисципліни
Дисципліна „Сучасна наноплазмоніка” є спецкурсом для спеціальності "магістр природничих наук та високих технологій", яка викладається в 3 семестрі магістратури в обсязі 3 кредитів (за Європейською Кредитно-Трансферною Системою ECTS), в тому числі 51 години аудиторних занять. З них 34 годин лекцій, 17 годин практичних занять. Самостійна робота передбачається у обсязі 10 годин. Підсумковий контроль – іспит.

Метою вивчення дисципліни „Сучасна наноплазмоніка” є ознайомлення студентів з основними плазмонними процесами та явищами у нанорозмірних металічних та напівпровідникових структурах та оволодіння ними знаннями методів дослідження та практичного використання фізичних явищ та ефектів у таких структурах. Курс „сучасна наноплазмоніка” є дисципліною, що буде корисною для подальшого застосування методів прикладної фізики та, зокрема, плазмоніки до вдосконалення методів контролю та впливу на процеси у біохімічних об'єктах, включаючи живі клітини, віруси та біо-органічні молекули. Вивчення цієї дисципліни дасть змогу студентам засвоїти практичні навички вивчення складних фізичних процесів у реальних системах наноплазмоніки.

Предмет навчальної дисціпліни „сучасна наноплазмоніка” є фізичні явища та ефекти у наноструктурах, що пов'язані зі збудженням, та розповсюдженням плазмонів, їхньою взаємодією з різноманітними об'єктами, включаючи біоорганічні молекули, живі клітини, віруси та бактерії, що безумовно є базою для сучасних міждісціплінарних досліджень та технологій.

В курсі детально розглядаються основні фізичні явища у напівпровідникових та металічних наноструктрах, що пов'язані зі збудженням та розповсюдженням плазмонів, базові принципи їхнього дослідження.



Вимоги до знань та вмінь.

Знати: основні фізичні явища та ефекти у напівпровідниках та металах, їхнє застосування у сучасній науці та практиці, базові методи дослідження оптичних та плазмонних властивостей різноманітних нанорозмірних об'єктів.

Вміти: самостійно аналізувати явища та ефекти у наноструктурах, будувати якісні фізичні моделі, що дозволяли б розуміти плазмонні процеси, що відбуваються у нанострутурах.

Місце в структурно-логічній схемі спеціальності. Навчальна дисципліна "сучасна наноплазмоніка" є складовою циклу професійної підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня „магістр природничих наук та високих технологій”, і є базовою для подальшого застосування у вивченні плазмонних процесів у нанооб'єктах, включаючи біоорганічні.
Контроль здійснюється за модульно-рейтинговою системою. Підсумкова оцінка розраховується за накопичувальною системою. При цьому максимальна кількість балів встановлюється наступним чином:


6 семестр

Змістовний модуль 1

Змістовний модуль 2

Змістовний модуль 3

Лабораторні

роботи

Комплексний підсумковий модуль (іспит)

Підсумкова оцінка за повний курс

Максимальна кількість балів

15

15

15

20

35

100

За 1 контрольну роботу студент може отримати - максимум 9 балів.

За кожне самостійне завдання в першому модулі – максимум 2 бали, всього за 3 самостійних завдань – 6 балів.

За перший змістовний модуль – максимум 15 білів.


За 2 контрольну роботу студент може отримати - максимум 9 балів.

За кожне самостійне завдання в другому модулі – максимум 2 бали, всього за 3 самостійних завдань – 6 балів.

За перший змістовний модуль – максимум 15 білів.
За 3 контрольну роботу студент може отримати - максимум 9 балів.

За кожне самостійне завдання в другому модулі – максимум 2 бали, всього за 3 самостійних завдань – 6 балів.

За перший змістовний модуль – максимум 15 білів.
За виконання та захист лабораторних робіт – максимум 20 балів

Терміни проведення модульних контролів у 3 семестрі :


1 модульний контроль – до 15 жовтня

2 модульний контроль – до 10 листопада;

3 модульний контроль – до 15 грудня;

При цьому, кількість балів відповідає оцінці:



1-34 – «незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням дисципліни;

35-59 – «незадовільно» з можливістю повторного складання;

60-64 – «задовільно» («достатньо») ;

65-74 – «задовільно»;

75 - 84 – «добре»;

85 - 89 – «добре» («дуже добре»);

90 - 100 – «відмінно».

Шкала відповідності


За 100-бальною шкалою

Оцінка за національною шкалою

90 – 100

5

відмінно

85 – 89

4

добре

75 – 84

65 – 74

3

задовільно

60 – 64

35 – 59

2

незадовільно

1 – 34



Якщо за результатами модульно-рейтингового контролю студент отримав сумарну оцінку за три змістовні модуля, яка менше ніж 60 балів, то студент не допускається до заліку і вважається таким, що не виконав усі види робіт, які передбачаються навчальним планом на семестр з дисципліни „Комп’ютерний експеримент”.
Тематичний план лекцій та лабораторних занять
3 семестр



Номер

лекції


Назва лекції

Кількість годин

лекції

Прак-тичні

СРС

Контро-льно модульна робота

Інші форми контролю


ЗМ1: Основні ідеї та методи плазмоніки


1

Вступ. Об'ємні та поверхневі лазмони. Локалізовані на наночастинках плазмонні збудження. Елементарні властивості плазмонів. Експериментальні факти.

Методи описання властивостей плазмон- них збуджень у наноструктурах.



2




1







2

Фотонний пропагатор. Функція лінійного відгуку. Ефективна сприйнятливість. Розсіяння поверхневих плазмон-поляритонів неоднорідностями на поверхні. Хвилеводні наноструктури.

2




1







3

Взаємодія локалізованих на наночастинках плазмон них збуджень з біологічними та хімічними об'єктами.

2




1










Модульна контрольна робота №1










1








ЗМ2: Технологія виготовлення низьковимірних систем


1

Вступ. Технологія. Молекула, нанокластер і кристал. Молекулярне тверде тіло. Молекулярний розчин. Нанокомпозит Процеси атомарної точності. Міжфазна межа. Три процеси виділення твердої фази: зародкоутворення, спінодальний ропад, хемосорбція

2

5










2

Критичний зародок. Атомарно-чисті поверхні. Дефекти на поверхні росту. Пошаровий ріст реальних поверхонь. Вплив домішок

2













3

Хемосорбція. Міжфазна конденсація Меррифельда. Процес молекулярного нашарування з газової фази Порівняння з Молекулярно-пучкова епітаксією та процесом Ленгмюр-Блоджетт.Синтез гетероструктур з атомарною точністю.

2













4

Молекулярні напівпровідники. Синтез молекулярних твердих тіл. Їхнє застосування в сучасній мікроелектроніці.

2













5

Міжфазна конденсація. Дифузійне обмеження розмірів.Темплатний синтез. AlO. Електрохімічний синтез нанодротів.

1













6

Термодинаміка нанокапілярних явищ. Нанодрук. Наноімпрінтінг. Капілярний темплат

1













7

Електростатичний темплат

2













8

Наночастинки. Нанонитки. Нанотрубки Нанокристали. Сенсор електропровідності на одиничному нанокристалі. Проблема виготовлення мезосистеми нанокристал- електрод. Подолання дифузійного обмеження аналіту.

2

6













Модульна контрольна робота №2










1







ЗМ3: Молекулярна Плазмоніка



1

Біомолекули. Біосенсори. Особливості реєстрації біомолекулярних реакцій з використанням поверхневого плазмонного резонансу (ППР) та локалізованого поверхневого плазмонного резонансу (ЛППР). Спорідненість біомолекул. Специфічні та неспецифічні біомолекулярні взаємодії. Моноклональні та поліклональні антитіла. Ізоелектрична точка. Кінетичні константи ассоціації та диссоціації біомолекул. Закон Бугера – Ламберта – Бера.

2

2










2

Наноархітектоніка в біосенсорах. Типи фізико-хімічних взаємодій між полімерною матрицею та біомолекулою. Ван-Дер-Ваальсові взаємодії. Хемосорбція. Гідрофобні взаємодії. Обємні полімерні матричні структури в ППР-біосенсорах та методи їх виготовлення.

2













3

Наноматеріали. Наномедицина. Самоорганіізація наночастинок. Вплив функціональних груп лігандів в ЛППР- біосенсорах при взаємодії плазмонних наночастинок. Зета потенціал. Теорія DLVO. Колоїдні розчини плазмонних наноструктур та методи їх виготовлення.

2













4

Метаматеріали в біосенсорах. Молекулярний імпринтинг. 2D та 3D імпринтинг. Ковалентний та нековалентний молекулярний імпринтинг. Структурна імітація молекули-темплату. Імпринтовані композити плазмонних наночастинок для детекції молекул методом ППР. Взаємодія поля поверхневого плазмону з плазмонними наноструктурами. Плазмонні наноантени. Нанорадар.

2













5

Поверхневе підсилення електромагнітного поля. Гігантське комбінаційне розсіяння. Дипольний момент молекули. Оптичні переходи. Стани мультиплетності. Правило Стокса. Діаграми Яблонського. Квантовий вихід. SEIRA, SERS, SEF методи.

1













6

Методи виготовлення плазмонних наноструктур для поверхнево-підсиленої інфрачервоної спектроскопії (SEIRA), поверхнево-підсиленого раманівського розсіяння (SERS), поверхнево-підсиленої флюоресценції (SEF) та для ЛППР-біосенсорів. Наносферна літографія. Наноімпринт. Методи ідентифікації геометрії наноструктур.

1













7

Моделювання спектральних характеристик в низькорозмірних структурах. Аналітичні та числові методи. Методи Лоренца, Бруггемана, Максвелла-Гарнетта. Розширена теорія Мі. Метод скінченної різниці в часовій області. Моделювання зміщення спектру екстинкції в ЛППР біосенсорах.

2

4










8

Електрохімія низькорозмірних плазмонних структур. Електрохімічно індуковані процеси на границі поділу між плазмонною плівкою та електролітом. Іонна сила. Ізотерма Ленгмюра. Подвійний шар Гуї-Гельмгольца-Штерна. Теорія Дебая-Хюккеля.

2
















Модульна контрольна робота №3










1




Докладний план лекцій та самостійних завдань
3 семестр
Змістовний модуль 1: Основні ідеї та методи плазмоніки


ЗМ1:








Методи описання властивостей плазмон- них збуджень у наноструктурах.




Фотонний пропагатор. Функція лінійного відгуку. Ефективна сприйнятливість.




Розсіяння поверхневих плазмон-поляритонів неоднорідностями на поверхні. Хвилеводні наноструктури.




Взаємодія локалізованих на наночастинках плазмон них збуджень з біологічними та хімічними об'єктами.




Модульна контрольна робота №1



ЛЕКЦІЯ 1. (2 години)

Вступ. Об'ємні та поверхневі лазмони. Локалізовані на наночастинках плазмонні збудження. Елементарні властивості плазмонів. Експериментальні факти.

ЛЕКЦІЯ 2. (2 години)

Методи описання властивостей плазмонних збуджень у наноструктурах. Рівняння Максвелла. Самоузгоджене поле. Ближньопольове наближення.

Самостійне завдання №1. Закон дисперсії поверхневого плазмон поляритона

ЛЕКЦІЯ 3. (2 години)

Фотонний пропагатор. Електродинамічна функція Гріна плоско-шаруватих систем. Рівняння Ліппмана-Швінгера, Функція лінійного відгуку. Ефективна сприйнятливість.

ЛЕКЦІЯ 4. (2 години)

Розсіяння поверхневих плазмон-поляритонів неоднорідностями на поверхні. Хвилеводні наноструктури. Методи експериментального спостереження ефектів розсіяння поверхневих плазмон поляритонів.

Самостійне завдання №2. Ефективна сприйнятливість наночастинки, в тому числі – в неоднорідному середовищі.

ЛЕКЦІЯ 5. (2 години)

Взаємодія локалізованих на наночастинках плазмонних збуджень з біологічними та хімічними об'єктами. Візуалізація вірусних частинок та супрамолекулярних комплексів методом розсіяння поверхневого плазмон поляритону. Застосування ідей та методів наноплазмоніки у біології та медицині.

Модульний контроль №1

Контрольні запитання.
Самостійна робота студентів.

Постійними завданнями для самостійної роботи є:



  • робота над лекційним матеріалом з конспектом та рекомендованою літературою;

  • підготовка до лабораторних занять;

  • виконання домашніх завдань;

опрацювання частини лекційного матеріалу, винесеного на самостійне вивчення.
Підсумковий контроль – іспит.


Перелік рекомендованої літератури

Основна:


  1. В.Л.Бонч-Бруенвич, С.Г.Калашников, Физика полупроводников, М.Наука, 1977С.

  2. Р.Смит, Полупроводники, М.Мир, 1982

  3. О.В.Третяк, В.З.Лозовський, Основи фізики напівпровідників. Т.1. Київ, ВПЦ "Київський університет", 2007


Додаткова:

  1. А.М.Ансельм, Введение в теорию полупроводников, М.Наука, 1978

  2. Н.Ашкрофт, Н.Мермин, Физика твердого тела в 2-х томах, М, Мир, 1979

  3. J.Davies, "The Physics of Low-Dimensional Semiconductors. An Introduction", Univ.Press., Cambridge, 1998