Nowa specjalność na kierunku technologia chemiczna

Kierownik specjalności:

Janusz Lewiński

Nanomateriały i nanotechnologia

http://lewin.ch.pw.edu.pl

Przesłanki do powołania nowej specjalności 

Nanonauka i nanotechnologie to nie tylko moda, ale to realna szansa dla rozwoju nauki i gospodarki XXI w. 

Ferrocene

1951-52 G. Wilkinson, E. O. Fischer (Nobel Prize 1963)

1955 Ziegler-Natta catalyst(Nobel Prize 1963)

1965 Wilkinson’s catalyst 1991 Grubbs catalyst(Nobel Prize 2005)

Chemistry in the 20th century: Molecular Systems

1951 – Turkevich???

Au NPs

2D ‐ Systems

3D – Systems

1D – Systems

Nanscience

At the turn of the 20th centuryFrom Molecular System to

Functional Materials

Specjalnośćmiędzywydziałowa – jednostki organizujące

Wydział Chemiczny Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej

Wydział Inżynierii Materiałowej

prof. dr hab. inż.

Janusz Lewiński

prof. dr hab. inż.

Sławomir Podsiadło

prof. dr hab.

Małgorzata Zagórska

prof. dr hab. inż.

Adam Proń

dr inż.

Wojciech Bury

prof. nzw. dr hab. inż.

Elżbieta Jezierskaprof. nzw. dr hab. inż.

Zbigniew Pakielaprof. dr hab. inż.

Małgorzata Lewandowska

prof. dr hab. inż.

Jerzy Bałdygaprof. nzw. dr hab. inż.

Tomasz Ciachprof. dr hab. inż.

Leon Gradońprof. dr hab. inż.

Eugeniusz Molga

Specjalnośćmiędzywydziałowa – jednostki organizujące

prof. dr hab.

I. Kulszewicz‐Bajer

Nanotechnologia jest  dziedziną wybitnie multidyscyplinarną i wymaga  zaangażowania  specjalistów  z  różnych obszarów  chemii  oraz  pokrewnych  działów  nauki.  Konstruowanie  nowoczesnych  materiałów  wymaga  dużego doświadczenia w syntezie związków organicznych, nieorganicznych oraz koordynacyjnych jak również doskonałego warsztatu  technik  analitycznych,  które  pozwalają na  pełną charakteryzację budowy  otrzymywanych materiałów. Ponadto niezwykle istotne jest badania właściwości fizykochemicznych syntezowanych układów, tak aby dokonywaćszybkiej  oceny  przydatności  uzyskanych  materiałów  i  niezbędnych  modyfikacji  budowy  komponentów  dla poprawiania ich funkcji. 

Podstawowe obszary badawcze specjalności N&N

Ramowy program zajęć – semestr 1.

I. Przedmioty obowiązkowe 150h

K1: Modelowanie procesów technologicznych (dr Jodzis, WCh) 15+15h

K2: Przemysłowe procesy katalityczne 

(prof. Marczewski, prof. Pietrzykowski i prof. Floriańczyk, WCh) 30h

K3: Fizykochemia powierzchni (prof. Płocharski, WCh) 30h

K4: Chemia związków molekularnych i nanomateriałów (prof. Lewiński, WCh) 30h

HES: Prawo własności intelektualnej (15h) + Ekonomika gospodarki odpadami (15h) 30h

II. Przedmioty specjalnościowe 195 h

Zaawansowane metody badańmateriałów (prof. Jezierska, WIM) 30 h+45h

Nanokataliza i Nanokatalizatory (prof. Molga, WIChiP) 30h

Zaawansowane Materiały Organiczne i Węglowe (prof. Zagórska, prof. Kulszewicz‐Bajer) 30h

Fizykochemia koloidów (prof. Bałdyga, WIChiP) 30h

Nanomateriały Funkcjonalne w Zastosowaniach Inżynierskich (prof. Gradoń, WIChiP)  15h

Wykład obieralny** 15h

Laboratorium syntezy nanostruktur (WCh) / Projekt nanokatalizatory (WIChiP) 30+30(WCh)

Zaawansowane materiały nieorganiczne i nieorganiczno‐organiczne (dr Bury, WCh)  30h

Ramowy program zajęć – semestr 2.

I. Przedmioty obowiązkowe 210h

HES2: Materiały i cywilizacje (dr Królikowski, WCh) 30h

K4: Modelowanie molekularne i modelowanie obiektów fizykochemicznych  15+15h

Laboratorium przeddyplomowe 150h

II. Przedmioty specjalnościowe 165h+45h

Funkcjonalizacja Materiałów Nanostrukturalnych (dr Bury, WCh) 30h

Nanotechnologie (prof. Lewandowska, WIM) 30h

Nanomateriały (prof. Pakieła, WIM) 30h

Współczesne metody badańmateriałów (prof. Proń, WCh) 15+15h

Bionanotechnologie (prof. Ciach, WIChiP) 30h

Laboratorium Zaawansowanych Metod BadańMateriałów (prof. Jezierska, WIM) /

/ Zaawansowane Metody BadańMateriałów (dr Zelga, prof. Lewiński, WCh) 45h

Ramowy program zajęć – semestr 3.

I. Wykład specjalnościowy 15h

II. Seminarium dyplomowe 15h

III. Laboratorium dyplomowe  180h

IV.Przygotowanie pracy dyplomowej mgr 150h

*Laboratorium – przykłady jednostki laboratorium (5h) bloków tematycznych

•Laboratorium wytwarzania i charakteryzacji nanoproszków (Prof. Kunicki, WCh)

•Laboratorium metaloorganicznych prekursorów materiałów funkcjonalnych (dr Zelga, dr Bury, WCh)

•Laboratorium nieorganiczno‐organicznych polimerów koordynacyjnych (prof. Lewiński, WCh)

•Laboratorium syntezy kropek kwantowych ZnO (Prof. Lewiński, dr Zelga, WCh)

•Laboratorium bioinspirowanych materiałów funkcyjnych (Prof. Lewiński, WCh)

•Podstawy mechanochemii (dr Prochowicz, WCh)

•Laboratorium wytwarzania i charakteryzacji układów micelarnych, emulsji i liposomów (dr Wojciechowski, WCh)

•Laboratorium badań warstw monomolekularnych (dr Wojciechowski, WCh)

•Laboratorium pomiarów elektrokinetycznych w badaniach powierzchni (dr Wojciechowski, WCh)

•Elektrochemiczne i spektroelektrochemiczne badania polimerow skoniugowanych (Prof. Proń, dr Zagórska, WCh)

•Otrzymywanie i funkcjonalizacja nanokrystalicznych foto‐ i elektroluminescencyjnych (Prof. Proń, WCh)

•Synteza i badanie wybranych nanokryształów nieorganicznych związków połprzewodnikowych (Prof. Proń, WCh)

Nowoczesne materiały

Polimery przewodzące

Grafen

Organiczno‐nieorganiczne materiały porowate (MOFs)

Molekularne magnetyki

Nanocząstki metali

Nanocząstki półprzewodnikówCdSe, ZnO, GaN etc.

Organiczne Nieorganiczne

Przykładowe zastosowania nowoczesnych materiałów 

Produkcja sensorów chemicznych Przechowywanie gazów i ogniwa paliwowe

Medycyna i diagnostyka Ogniwa słoneczne

Różnorodnośćmetod syntezy

Młynki kulowe

Reaktory solwotermalne

Reaktory mikrofalowe

Klasyczna synteza 

Nanoszenie warstw epitaksjalnych

Linie próżniowe

Powszechnie stosowane techniki pomiarowe

Dyfraktometria monokryształów oraz proszkowa

Dynamiczne rozpraszanie światła

Mikroskopia Elektronowa

Spektroskopia NMRAnaliza porowatości

Synteza nanokryształów CdSe o kontrolowanych wymiarach

trioktylofosfina (TOP)

heksadecyloamina (HDA)T=250‐320°C

CdO + DDPAw roztworzeTOPO/HDA

kwas dodecylofosfonowy (DDPA)

P. Reiss, J. Bleuse, A. Pron Nano Lett. 2 (2002) 781

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 200 400 600 800

czas / s

śred

nica

nan

okry

ształu

/ nm

CdSeCdSe

Se w TOP

TOPO

Średnica nanokryształówzależy od czasu reakcji

trioktylofosfotlenek (TOPO)

Kropki kwantowe (QDs) – zastosowania 

Ogniwa słoneczne Wyświetlacze: następcy AMOLED‐ów

Białe LED‐y

Dostarczanie leków

Diagnostyka

Biologia komórki

Nanosensory

Sorpcja wodoru

Separacjagazów

Sensory i luminescencja

Nośniki leków

Kataliza

Materiały mikroporowate – zastosowania

Mechanochemia

LAG, ~30 min

Proces mechanochemiczny syntezy 1D homochiralnego polimeru koordynacyjnego

D. Prochowicz, I. Justyniak, A. Kornowicz, T. Kaczorowski, Z. Kaszkur, J. Lewiński Chem. Eur. J., 2012, 18, 7367. 

Alternatywne ścieżki syntezy MOF‐ów

J. Lewiński et. al. Patent and article in preparation

t = 20 hT = 100⁰C

Solwotermalna

Mecha

nochem

iczna

t = 5 minT =25⁰C