WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Программа

краткосрочного повышения квалификации преподавателей и научных работников

высшей школы по направлениям «Композитные наноматериалы» и «Создание сенсоров

и эффекторов на базе наноматериалов»

на базе учебного курса

«Нанокомпозитные материалы и их газовые сенсорные свойства»

Цель: Целью изучения курса является получение фундаментальных знаний и

практических навыков в области физико-химических свойств нанокомпозитных материалов и возможностей использования этих свойств в химических сенсорных устройствах.

Категория слушателей: преподаватели и научные работники высшей школы Срок обучения: _36 часов_ Форма обучения: _с частичным отрывом от работы Режим занятий: _8 часов в день_ Курс относится к тематическому разделу “Электронные свойства органических и композитных наноматериалов” Целью изучения курса является получение фундаментальных знаний и практических навыков в области физико-химических свойств нанокомпозитных материалов и возможностей использования этих свойств в химических сенсорных устройствах – области знаний, имеющей большое значение для современного материаловедения, физики наноразмерных и молекулярных структур, физики и химии тонких пленок, для развития представлений об электронных свойствах нанокомпозитных материалов и химических сенсорных устройствах. Задачи курса состоят в изучении основ физико-химических процессов, сопутствующих формированию и позволяющих использовать нанокомпозитные материалы в качестве газовых сенсоров, и в получении практических навыков по формированию композитных наноматериалов и исследованию изменений их электропроводности в результате адсорбции молекул из газовой фазы.

Требования к уровню освоения учебного курса Преподаватели должны:

1.Знать:

o основные принципы использования неорганических нанокомпозитных материалов в газовых сенсорных устройствах;

o основные принципы использования неорганических нанокомпозитных материалов в газовых сенсорных устройствах;

2.Иметь навыки:

o приготовления органических и композитных тонкопленочных материалов и лабораторных макетов сенсорных устройств на их основе;

o проведения исследований электропроводности нанокомпозитных материалов в результате адсорбции молекул из газовой фазы;

3.Иметь представление:

o о материалах, используемых для химических газовых сенсоров;

o основных методиках формирования нанокомпозитных материалов;

o возможностях применения композитных материалов в химических сенсорных устройствах.

Научные работники должны:

1.Знать:

o основные принципы использования неорганических нанокомпозитных материалов в газовых сенсорных устройствах;

o основные принципы использования неорганических нанокомпозитных материалов в газовых сенсорных устройствах;

2.Иметь навыки:

o приготовления органических и композитных тонкопленочных материалов и лабораторных макетов сенсорных устройств на их основе;

o проведения исследований электропроводности нанокомпозитных материалов в результате адсорбции молекул из газовой фазы;

3.Иметь представление:

o о материалах, используемых для химических газовых сенсоров;

o основных методиках формирования нанокомпозитных материалов;

o возможностях применения композитных материалов в химических сенсорных устройствах.

Учебный курс «Нанокомпозитные материалы и их газовые сенсорные свойства»

состоит из дистанционной и очной частей.

Дистанционная часть учебного образовательного курса обеспечивает слушателя необходимым объмом знаний по выбранной тематике, включая подготовку слушателя к проведению лабораторного практикума. Задача дистанционной составляющей учебного курса – подготовить слушателя к очному посещению лаборатории Электроники поверхности твердого тела, на Физическом факультете Санкт-Петербургского Государственного Университета. Дистанционная (теоретическая) часть учебного курса состоит из пяти лекций:

Лекция 1. Введение. Материалы для химических газовых сенсоров.

Классификация и основные характеристики химических газовых сенсоров.

Наноразмерные материалы для сенсорных датчиков: нано-структурированные и поверхностно-допированные образцы, нанокомпозитные материалы.

Лекция 2. Методы формирования нанокомпозитных материалов.

Нанокомпозиты, содержащие металлы или полупроводники. Нанокомпозиты из керамики и полимеров. Золь-гель метод для формирования полимерной матрицы – контейнера сенсорных элементов. Молекулярные композиты. Синтез неорганических наночастиц. Режимы роста тонких пленок. Формирование тонких пленок из одномерных наноструктур. Методы физического осаждения пленок. Термическое испарение, ионно-, электронно- и лазерно-стимулированное испарение. Методы химического осаждения пленок. Химические газотранспортные реакции. Методы осаждения из жидкой фазы.

Осаждение из раствора. Фотолитография.

Лекция 3. Неорганические нанокомпозитные материалы, используемые в сенсорных устройствах.

Сенсоры на основе одномерных структур – нанопроволок. Детектирование кислорода с помощью транзисторов на основе одномерных структур - нанопроволок.

Схемы расположения электродов в устройствах тонкопленочных газовых сенсоров.



Характерные вольт-амперные отклики сенсоров в схемах с омическими контактами и с барьерами Шоттки. Электропроводность в массивных и в поликристаллических слоях оксидов металлов при адсорбции окисляющих газов. Композиты оксидов металлов с металлическими добавками. Влияние частиц Au сенсорные характеристики слоя TiO2.

Фильтрующие покрытия для сенсорных устройств. Структурирование неорганических композитных пленок в процессе отжига.

Лекция 4. Органические нанокомпозитные материалы, используемые в сенсорных устройствах.

Поверхности органических материалов, используемые для газовых сенсоров.

Ковалентная связь поверхности сенсора с молекулами для детектирования. Физический и химический захват молекул для детектирования. Самосборка молекул в сенсорном слое.

Сенсоры на основе молекул с дендримерной структурой. Протеины, антитела и ферменты в составе наноразмерных сенсоров. Обратимая деформация -электронного облака молекулы в составе сенсорного слоя, сенсоры многократного применения. Композиты наночастиц оксидов металлов с малыми сопряженными органическими молекулами.

Лекция 5. Примеры применения композитных материалов в сенсорных устройствах.

Изменение электропроводности сенсорного слоя, металлоксидные сенсоры Тагуччи. Сенсоры на основе полупроводниковых приборов. Фотолюминесцентные характеристики сенсорного слоя. Регистрация изменений флуоресценции для детектирования кислорода с помощью оптических сенсоров. Детектирование изменения массы, кварцевый резонатор, массив сенсоров. Сенсоры изменения массы на основе серии политиофеновых пленок и их композитов для детектирования летучих органических соединений.

Очная (экспериментальная) часть учебного курса заключается в получении практических навыков по формированию композитных наноматериалов и исследованию их электропроводности в результате адсорбции молекул из газовой фазы. Основные задания лабораторного практикума:

Лабораторная работа 1. Полупроводниковые композитные сенсоры. Формирование газочувствительных покрытий, их реакция на летучие органические соединения.

Цель работы: получение практических навыков по приготовлению органических и композитных наноматериалов, лабораторных макетов сенсорных устройств на их основе и исследованию изменений электропроводности нанокомпозитных материалов в результате адсорбции молекул из газовой фазы.

Методические рекомендации по реализации учебной программы На дистанционную, очную часть учебного курса и самостоятельную работу отводится 10, 15 и 11 часов, соответственно. Полное содержание лекций в электронной дистанционной части учебного курса находится на сайте www.nanoobr.ru. Для контроля степени освоения теоретической части учебного курса (лекций) используются тестовые вопросы для самопроверки и контрольные вопросы.

«Нанокомпозитные материалы и их газовые сенсорные свойства»

Лекция 1. Введение. Материалы для химических газовых сенсоров.

Вопрос 1. Изменение поверхностных характеристик (работа выхода, проводимость) при взаимодействии с тестируемыми частицами используется в следующих видах сенсоров.

Ответ 1.1. Электрохимических и микроакустических сенсорах.

Ответ 1.2. Микроэлектронных и электрохимических сенсорах.

Ответ 1.3. Полупроводниковых сенсорах.

Вопрос 2. Что называют чувствительностью газового сенсора?

Ответ 2.1. Относительное изменение измеряемой величины (например, сопротивления датчика R) при заданных значениях температуры и парциального давления тестируемой газовой компоненты.

Ответ 2.2. Относительное изменение измеряемой величины (например, сопротивления датчика) при минимальном значении давления тестируемой газовой компоненты, которое вызывает сигнал сенсора.

Ответ 2.3. Минимальное значение давления, которое вызывает сигнал сенсора, равный уровню шума регистрирующей системы.

Вопрос 3. Что показывает переходная характеристика сенсора?

Ответ 3.1. Показывает, как изменяется во времени регистрируемый сигнал при включении и выключении экспозиции тестируемого газа.

Ответ 3.2. Показывает условия установления адсорбционно-электронного равновесия и скорость достижения максимального значения сигнала.

Ответ 3.3. Показывает скорость очистки поверхности сенсора при импульсным прогреве.

Вопрос 4. К наноструктурированным материалам относятся следующие.

Ответ 4.1. Материалы, изготовленные путем вакуумной конденсации металлического допанта на поверхность полупроводника.

Ответ 4.2. Тонкие пленки дендримеров и сопряженных олигомеров Ответ 4.3. Нанопористые, нанокристаллические и порошковые образцы с характерным размером частиц порядка 1-100 нм.

Вопрос 5. Каким образом создают нанокомпозитный материал?

Ответ 5.1. Путем сборки массивного образца из наноразмерных частиц разных материалов с использованием физико-химических технологий.

Ответ 5.2. Путем прессовки дисперсных частиц с их последующим отжигом.

Ответ 5.3. Путем проведения каталитических реакций на поверхностях нанопорошковых TiO2, SnO2, SrTiO3 образцов.

Лекция 2. Методы формирования нанокомпозитных материалов.

Вопрос 1. Как изменения происходят при изменении размеров от макрокристалла CdS к нанокристаллу с характерным размером порядка 10 нм?

Ответ 1.1. Ширина запрещенной зоны уменьшается от 4.5 до 2.5 эВ, время жизни на нижнем возбужденном уровне увеличивается от пикосекунд до нескольких наносекунд.

Ответ 1.2. Увеличивается ширина запрещенной зоны, Ответ 1.3. Время жизни на нижнем возбужденном уровне увеличивается от пикосекунд до нескольких наносекунд, от 1600 до 400 °С понижается температура плавления.

Ответ 1.1. ПРАВИЛЬНЫЙ.

Вопрос 2. Каким образом формируют композиты на основе матрицы, приготовленной золь-гель методом?

Ответ 2.1. Золь-гель реакция не требует высокой температуры, поэтому в реакционные схемы удается включать органические соединения, как в виде активных олигомеров, так и готовых полимеров.

Ответ 2.2. В результате реакции поликонденсации гидроксидов образуется керамика из неорганической трехмерной сетки, которую называют матрицей.

Ответ 2.3. Сначала алкоголяты кремния (титана, циркония, алюминия или бора) подвергают гидролизу. Затем проводят реакцию поликонденсации гидроксидов.

Вопрос 3. Как проводят химическое восстановление производных золота(III) является в процессе синтеза наночастиц?

Ответ 3.1. Приготавливают обратные мицеллы с двумя видами исходных растворов HAuCl4. Затем растворы смешивают, между мицеллами происходит обмен содержимого, и формируются наночастицы.

Ответ 3.2. Для восстановления к HAuCl4 в водной среде добавляют амфифильные поверхностно-активные молекулы, что приводит к формированию наночастиц с приблизительными размерами 20 нм.

Ответ 3.3. Путем восстановления HAuCl4 в водной среде. В качестве восстановителя используют тринатрийцитрат, в качестве стабилизатора – меркаптопропионат натрия.

Вопрос 4. Каковы критерии выбора жидкого катализатора в методе испаренияконденсации?

Ответ 4.1. Катализатор образует капельки жидкости при нагреве, которые предоставляет узловые точки для конденсации. Требуется отсутствие взаимодействия с частицами для роста и выращенными кристаллами.

Ответ 4.2. Катализатор образует капельки жидкости при нагреве, они смешиваются частицами для роста, растворенными в жидкости. Затем проводят конденсацию.

Ответ 4.3. Надо, чтобы катализатор способствовал разветвлению наноштанг в процессе конденсации на выбранной поверхности.

Вопрос 5. Что представляет собой процедура травления в процессе фотолитографии?

Ответ 5.1. Химическая реакция в фотозащитном слое, при которой фотозащитный слой либо полимеризуется, либо разлагается.

Ответ 5.2. Погружение в растворитель, который вымывает непокрытую фотополимером часть пленки. Сам фотополимер не подвергается воздействию этого растворителя.

Ответ 5.3. Процесс заключается в переносе структурированного образца с фотомаски на поверхность подложки.

Лекция 3. Неорганические нанокомпозитные материалы, используемые в сенсорных устройствах.

Вопрос 1. Каковы возможности использования явления сегментации одномерной наноструктуры в результате адсорбции в сенсорных устройствах?

Ответ 1.1. Набор сегментов демонстрирует физико-химические свойства, отличающиеся от свойств целостной наноструктуры. В случае если длина сегментов сопоставима с 1 нм, то одномерная наноштанга переформируется в систему последовательно соединенных 0D структур – квантовых точек.

Ответ 1.2. Сегментация приводит к формированию ультатонкой пленки с повышенной площадью поверхности, что увеличивает чувствительность.

Ответ 1.3. В случае если длина сегментов сопоставима с 1 нм, то в одномерной наноштанге возможно наблюдать ступенчатую зависимость тока от напряжения.

Вопрос 2. Чем объясняется сдвиг порогового напряжения в сторону положительных значений и уменьшение наклона характеристик в линейной области при исследовании детектирования кислорода сенсором на основе ZnO нанопроволок?

Ответ 2.1. Изменением конформации цепочек ZnO нанопроволок.

Ответ 2.2. Сегментацией ZnO нанопроволок и преобразованием в систему последовательно соединенных 0D структур – квантовых точек.

Ответ 2.3. Формированием отрицательно заряженных ионов (O–, O2–), что соответствует сужению канала проводимости ZnO материале.

Вопрос 3. На основе чего изготавливают сенсоры Тагуччи?

Ответ 3.1. На основе поверхностно-допированных оксидов металлов.

Ответ 3.2. На основе прессованных и спеченных порошкообразных твердых материалов, обладающих зернистой структурой, например, полупроводящих оксидов металлов с проводимостью n-типа.

Ответ 3.3. Основой такого сенсора является двухконтактная схема расположения электродов с сетчатым контактом.

Вопрос 4. Как изменяются свойства поликристалла SnO2 при легировании посредством катализатора Nb в концентрации 0.1 mol%?

Ответ 4.1. Это приводит к десятикратному повышению сопротивления материала.

Ответ 4.2. Это приводит к росту поликристалла SnO2 при температурах около 900 оС.

Ответ 4.3. Легирование приводит к уменьшению характерного размера микрокристаллита от 220 нм до 30 нм.

Вопрос 5. В чем, в основном, выражается структурирование неорганических композитных пленок в процессе отжига?

Ответ 5.1. При отжиге происходит сегментация микрокристаллитов среднего размера.

Ответ 5.2. При отжиге происходит объединение малых частиц, микрокристаллитов и кластеров в более крупные.

Ответ 5.3. При отжиге происходит разветвление структуры материалов, изготовленных на основе нанопроволок и нанофибров.

Лекция 4. Органические нанокомпозитные материалы, используемые в сенсорных устройствах.

Вопрос 1. Какие устройства называют органическими сенсорами?

Ответ 1.1. Устройство, использующее органический элемент для детектирования наличия тестируемого вещества или каких-либо физико-химических изменений в окружающей среде.

Ответ 1.2. Устройство, приготовленное в результате отжига при температурах менее 500°C.

Ответ 1.3. Устройство, изготовленное из прессованных и спеченных порошкообразных твердых материалов, обладающих зернистой структурой.

Вопрос 2. Что происходит при физическом захвате молекул для детектирования?

Ответ 2.1. Внутренние участки поверхности пористой мембраны образуют ковалентные связи с захваченными молекулами.

Ответ 2.2. Используют полупропускающие мембраны, материал которых не образует ковалентные связи с захваченными молекулами.

Ответ 2.3. Происходит формирование одинаковых химических связей между каждой молекулой и определенными инвариантными точками поверхности сенсора.

Вопрос 3. Каковы основные стадии процесса формирования самособранного монослоя (SAM) в сенсорном устройстве?

Ответ 3.1. Молекулы взаимодействуют между собой и сами собираются в структуры любой заранее заданной формы.

Ответ 3.2. Последовательное формирование одинаковых химических связей между каждой молекулой и определенными инвариантными точками поверхности подложки.

Ответ 3.3. Нанесение раствора амфифильных молекул, адсорбция молекул на узловых точках поверхности, упорядочение молекул в монослое.

Вопрос 4. В чем состоит недостаток использования ферментов в наноразмерных сенсорах?

Ответ 4.1. Ферменты, проводящие реакцию окисления-восстановления, в составе тонкой пленки плохо участвуют в процессах переноса электрического заряда с электродами, что приводит к ухудшению характеристик сенсора.

Ответ 4.2. Ферменты присоединяются к одному или нескольким лигандам, а затем конвертируют его в процессе химической реакции.

Ответ 4.3. В случае использования ферментов, процесс присоединения к лиганду является лишь первой стадией их действия, что снижает быстродействие сенсора.

Вопрос 5. Какие свойства компонент композита молекул CuPc и PTCDA с оксидами металлов SnO2, TiO2 определяют распределение электронной плотности в этих композитах?

Ответ 5.1. Молекулы CuPc обладают электрон-акцепторными свойствами по отношению к окислам титана и олова, в то время как молекулы PTCDA являются донором электронов.

Ответ 5.2. Молекулы CuPc обладают электрон-донорными свойствами по отношению к окислам титана и олова, в то время как молекулы PTCDA являются акцептором электронов.

Ответ 5.3. Молекулы CuPc и PTCDA обладают электрон-донорными свойствами по отношению к окислам титана и олова.

Лекция 5. Примеры применения композитных материалов в сенсорных устройствах.

Вопрос 1. Как сенсор на основе SnO2 реагирует на экспозиции в CO?

Ответ 1.1. Проводимость сенсора растет пропорционально парциальному давлению газа.

Ответ 1.2. Для спеченных образцов с зернистой структурой, изменяется характерный размер зерна.

Ответ 1.3. Проводимость сенсора зависит от парциального давления газа СО как степенная функция парциального давления, где показатель функции лежит в интервале от 0.3 до 0.8.

Вопрос 2. Как используют диоды в качестве сенсорных устройств?

Ответ 2.1. Регистрируют изменения вольт-амперной характеристики диода при воздействии молекул тестируемого газа. Причиной изменения характеристики служит изменение ширины и формы обедненного пограничного слоя.

Ответ 2.2. Регистрируют время релаксации носителей заряда, обусловленное основными носителями заряда, с характерным значением порядка 10 пкс.

Ответ 2.3. Сравнивают значения тока при напряжении 0.2-0.4 В и при напряжении 0.7 В.

Вопрос 3. Что соответствует понятию люминесценции?

Ответ 3.1. Свечение, избыточное над тепловым излучением тела, а также отражение и рассеяние света.

Ответ 3.2. Свечение, избыточное над тепловым излучением тела, если сохраняется связь между фазами колебаний поглощенного и излученного света.

Ответ 3.3. Свечение, избыточное над тепловым излучением тела, если это избыточное излучение продолжается после прекращения возбуждения в течение времени, превышающего период световой волны.

Вопрос 4. На чем основано детектирования кислорода с помощью оптических сенсоров?

Ответ 4.1. На том, что в волоконных световодах сердцевина окружена оболочкой с несколько большим показателем преломления.

Ответ 4.2. На том, что интенсивность люминесценции прямо пропорциональна интенсивности возбуждения.

Ответ 4.3 Кислород, проникающий из газовой или жидкой среды в чувствительное покрытие, гасит его флуоресценцию. Степень гашения связана с концентрацией кислорода.

Вопрос 5. Как регистрируется реакция сенсора в сенсорах изменения массы?

Ответ 5.1. Увеличение массы при адсорбции тестируемого вещества приводит к понижению частоты колебаний резонатора.

Ответ 5.2. Увеличение массы при адсорбции тестируемого вещества увеличивает частоту колебаний резонатора.

Ответ 5.3. Сенсорный слой наносят на поверхность металлических контактов и свободную часть поверхности кристалла и регистрируют изменения электропроводности между этими металлическими контактами.

Вопросы к Лекции 1. Введение. Материалы для химических газовых сенсоров.

1. Каков принцип действия полупроводниковых газовых сенсоров, микроэлектронных сенсоров, электрохимических сенсоров, микроакустических сенсоров 2. Понятие о чувствительности сенсора, предельной чувствительности и избирательности 3. Понятие о переходной характеристике сенсора 4. Каково значение выбора температурного режима работы сенсора 5. Сравните определения нанопористых, порошковых и тонкопленочных наноструктурированных материалов.

6. Сравните химический и электронный механизмы влияния допанта на процессы сенсорного отклика в поверхностно-допированных материалах.

7. Приведите несколько примеров нанокомпозитных материалов на основе смеси и неорганических и органических молекул и наночастиц.

8. Проведите оценку количества атомов в составе модельного нанокристаллита, кластера кубической формы с длиной ребра D =10 нм и при межатомных расстояниях d= 0.3нм.

Вопросы к Лекции 2. Методы формирования нанокомпозитных материалов 1. Как изменяется величина ширины запрещенной зоны в полупроводниковых материалах при изменении размеров от макрокристалла CdS к нанокристаллу с характерным размером порядка 10 нм? Рассмотрите пример CdS.

2. Каковы основные этапы формирования керамической или полимерной матрицы зольгель методом, этапы формирования композита на основе такой матрицы.

3. Поясните фазовую диаграмму для системы, состоящей из молекул матрицы с гибкими цепями и полимера с жесткими стержнями, Рис.2.2.

4. Как происходит формирование наночастиц CdS с использованием обратных мицелл?

5. Каков принцип синтеза наночастиц путем химического восстановление производных золота(III)?

6. Опишите схематически следующие три режима роста пленок: рост островков, рост островков и слоев, послойный рост.

7. Опишите процедуру формирования тонких пленок из одномерных наноструктур методами испарения-конденсации и растворения конденсации.

8. Основные принципы методов физического осаждения пленок. Сравните методы испарения, напыления, ионно-, электронно- и лазерно-стимулированного испарения.

9. Приведите схему методики термического испарения путем осаждения в газовом потоке.

10. Приведите схему методики испарения с помощью электронного пучка.

11. Основные стадии в процессе осаждения методом химических газотранспортных реакций, характерные режимы давления, температурные режимы.

12. Сравните процессы нанесения пленок из раствора методами вращательного полива, капельного полива, погружного полива и распыления.

13. Основные стадии процесса фотолитографии, особенности ее применения для нанесения элементов полупроводниковых устройств.

Вопросы к Лекции 3. Неорганические нанокомпозитные материалы, используемые в сенсорных устройствах.

1. Причины сегментации одномерной наноструктуры в результате адсорбции тестируемых молекул. Возможности использования этого в сенсорных устройствах.

2. Изобразите схематически конструкцию транзистора на основе одномерных структур - нанопроволок.

3. Как изменяются характеристики транзистора на основе нанопроволок ZnO при экспозиции к кислороду?

4. Изобразите следующие схемы расположения электродов в сенсорных устройствах:

a) Классическая схема (сенсорный слой на поверхности цилиндра, нагреватель внутри), b) двухконтактная латеральная, c) четырехконтактная, d) двухконтактная поперечная (омический контакт или Шоттки), e) двухконтактная с сетчатым контактом, f) латеральная, взаимопроникающие электроды.

5. Изобразите схематически изменения вольт-амперных характеристик, как реакцию на экспозицию к тестируемому газу сенсорных устройств в схемах с омическими контактами, с одним барьером Шоттки и с двумя барьерами Шоттки.

6. Механизм влияния адсорбции кислорода на электропроводность металлоксидных сенсоров для случаев поверхности массивного материала, межзеренного пограничного слоя и наноструктурированного материала.

7. Какие различия чувствительности зернистых металлоксидных сенсоров можно наблюдать в случаях, когда размер кластера материала a) меньше и b) больше длины экранирования Дебая в материале.

8. На примере легирования SnO2 атомами Nb поясните, каково влияние добавления металлического компонента на электропроводность и размер микрокристаллитов в композитах оксидов металлов с металлическими добавками.

9. Как влияют наночастицы Au сенсорные характеристики пленок TiO2?

10. Роль фильтрующих покрытий для сенсорных устройств. Назовите характерные материалы, используемые для фильтрующих покрытий.

11. Каковы основные стадии структурирования неорганических композитных пленок в процессе отжига.

Вопросы к Лекции 4. Органические нанокомпозитные материалы, используемые в сенсорных устройствах.

1. Укажите характерные виды поверхностей органических материалов, используемые для газовых сенсоров.

2. Приведите примеры формирования ковалентной связи поверхности сенсора с молекулами для детектирования.

3. Опишите механизмы физического и химического захвата молекул для детектирования в сенсорных материалах мембранного типа.

4. Понятие о самосборке молекул в сенсорном слое. Самособранные монослои (Selfassembled monolayers - SAMs) и стадии процесса их формирования.

5. Принципы действия сенсоров на основе молекул с дендримерной структурой.

6. Возможности использования протеинов в составе наноразмерных сенсоров.

Опишите схематически взаимодействие протеин - лиганд.

7. Схема процесса взаимодействия антител с молекулами инородного вещества – антигенами. Конвертация лиганда ферментами. Формирование композитного материала путем совместного нанесения пленки ферментов и наночастиц золота.

8. Опишите схематически процесс деформации -электронного облака сопряженной молекулы под воздействием детектируемой акцепторной молекулы.

9. Понятие о композитах наночастиц оксидов металлов с малыми сопряженными органическими молекулами.

10. Опишите механизм сенсорной чувствительности при адсорбции молекул, имеющих явно выраженные восстанавливающие свойства, в случаях композитов диоксида олова с а) электрон-донорным органическим компонентом и b) электронакцепторным органическим компонентом.

Вопросы к Лекции 5. Примеры применения композитных материалов в сенсорных устройствах.

1. Принцип действия сенсоров Тагуччи. Роль межзеренных интерфейсов в металлоксидных сенсорах.

2. Какие электронные свойства полупроводникового перехода могут быть подвержены изменению в результате экспозиции к молекулам тестируемых газов?

3. Изобразите схематически возможное изменение вольт-амперной характеристики диода Шоттки при экспозиции к тестируемому газу.

4. Изобразите схематически характерный отклик вольт-фарадной характеристики диода Шоттки со слоем оксида при экспозиции к тестируемому газу.

5. Понятие о люминесценции. Сравните механизмы флуоресценции и фосфоресценции. Спектральная зависимость фотолюминесценции, ее взаимосвязь со спектром поглощения.

6. Перечислите свойства люминесценции, обычно используемые для химического сенсорного анализа.

7. Опишите возможный состав чувствительного слоя в композитном оптическом датчике и схему работы оптического сенсорного устройства, регистрирующего гашение люминесценции в присутствии кислорода.

8. Принцип действия сенсоров изменения массы. Взаимосвязь изменения массы и изменения частоты колебаний резонатора.

9. Оцените толщину пленки политиофена, после осаждения которой на резонатор с базовой частотой 10 МГц, суммарная частота уменьшилась на 30 КГц. Плотность политиофена в пленке можно принять 1.5 г/см3.

10. Изобразите схематически результат обработки данных массива сенсоров, показывающий возможность различить тестируемые газы.

В конце очной части учебного курса слушатели готовят отчеты по темам контрольных рефератов, которые используются для контроля степени усвоения всего учебного курса на базе экспериментальных результатов и их обработки с применением знаний из дистанционной части курса.

«Нанокомпозитные материалы и их газовые сенсорные свойства»

1. Формирование композитных пленочных материалов методами осаждения из жидкой и газовой фаз, с помощью золь-гель метода.

2. Влияние адсорбции акцепторных молекул на поверхностную проводимость и работу выхода полупроводника n-типа.

3. Наноструктурирование поверхностных композитов в процессе допирования и термической обработки, отжига 4. Сенсоры на основе композитов с использованием низкоразмерных структур, наночастиц, нанопроволок.

5. Методика регистрации изменений фотолюминесценции пленок комплексов рутения в силикатной матрице для определения адсорбции газовых молекул 6. Сенсоры на основе кварцевых резонаторов и методы анализа экспериментальных данных системы нескольких сенсоров.

материалы и их газовые сенсорные свойства” Лекция 1. Введение.

Материалы для химических Лекция 2. Методы формирования нанокомпозитных материалов Лекция 4. Органические Лекция 5. Примеры применения композитных материалов в сенсорных устройствах.

Лабораторная работа 1.

2 Полупроводниковые Формирование газочувствительных покрытий, их реакция на летучие органические соединения.

Список литературы (основной и дополнительной), а также других видов учебно-методологических материалов и пособий, необходимых для изучения (конспектов лекций, видеолекций, лазерных и др. дополнительных источников информации.

Основная литература 1. Мясников И.А., Сухарев В..Я., Куприянов Л.Ю., Завьялов С.А., Полупроводниковые сенсоры в физико-химических исследованиях. М: Наука. 1991, -327 с. Пер.: Наndbook of sensors and actuators 4. Semiconductor Sensors in Physical-Chemical Investigations. Ed.

L.Yu. Kupriyanov. Elsevier. New-York, 1996, - 400 с.

2. Gruendler P. Chemical Sensors An Introduction for Scientists and Engineers, Springer, Berlin, 2007, -273p.

3. Fraden J. Handbook of modern sensors: physics, designs, and applications.–3rd ed. Springer, Berlin, 2004, -589p.

4. Kalantar-zadeh K., Fry B., Nanotechnology-Enabled Sensors, Springer, Berlin, 2007, -491p Дополнительная литература 5. Лучинин В.В., "Нанотехнологии. Физика. Процессы. Диагностика. Приборы", Физматлит, 6. B. Bushman, Handbook of Nanotechnology, Springer, Berlin, 7. Sze, S.M., Kwok K., Physics of semiconductor devices, Wiley, NY, 8. Holland L. Vacuum Deposition of Thin Films, Chapman and Hall: London, 1966, -540 p.

9. F. Baldini, A.N. Chester, J. Homola, S. Martellucci Eds., Optical Chemical Sensors, NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry, Springer, Berlin, 2006, 535p 10. W.R. Salaneck, K. Seki, A. Kahn, J.-J. Pireaux, Conjugated Polymer and Molecular Interfaces: Science and Technology for Photonic and Optoelectronic Applications, Marcel Dekker, New York, 2002.

11. Sylvester-Hvid K. O. and Ratner M. A., Simplified Charge Separation Energetics in a TwoDimensional Model for Polymer-Based Photovoltaic Cells. J. Phys. Chem. B 2005, Vol. 109, p. 200-208.

Полное содержание лекций в электронной дистанционной части



Похожие работы:

«Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова Факультет дистанционного обучения Магистерская программа Экспертиза отчетов об оценке (направление 080100.68 Экономика) Ильин Максим Олегович ЭКСПЕРТИЗА ОТЧЕТОВ ОБ ОЦЕНКЕ ОБЪЕКТОВ НЕДВИЖИМОСТИ: КУРС ЛЕКЦИЙ (вторая редакция) Москва – 2013 Автор Ильин Максим Олегович к.э.н., преподаватель РЭУ им. Г.В. Плеханова; Исполнительный директор, член...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТОБОЛЬСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СОЦИАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА Кафедра математики, теории и методики обучения математике УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ ТЕОРИЯ И МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ МАТЕМАТИКЕ специальности 05020102.65 Математика специализация Алгебра и геометрия Тобольск - 2010 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой Декан факультета /Морозов А.А./ /Гиро Т.М./ 30 августа 2013 г. 30 августа 2013 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) Дисциплина ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Направление 260200.62 Продукты питания животного подготовки...»

«ПЛАН УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА подготовки магистра по профессиональной образовательной программе 020400.68 География Магистерская программа Физическая география Распределение по курсам и семестрам Часов В т. ч. 1 курс 2 курс По семестрам 1 сем, нед. 16 2 сем, нед. 13 3 сем, нед. 12 4 сем, нед. Всего по ГОСу Лабораторных Лабораторных Лабораторных Лабораторных № Название дисциплины Практических Практических Практических Практических Сам. работа Аудиторные Экзамены Зачеты Лекций Лекций Лекций Лекций Всего...»

«171 Пояснительная записка Программа по технологии для 1-4 классов разработана в соответствии: - с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта начального общего образования (Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования. - М.: Просвещение, 2012); - с рекомендациями рабочей программы по технологии Роговцевой Н.И., Анащенковой С.В. ( Роговцева Н.И., Анащенкова С.В. Рабочие программы. Предметная линия учебников системы Перспектива. 1-4...»

«0 Белорусский государственный университет УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе А.Л. Толстик 2013 г. Регистрационный № УД-/р. Генетика Учебная программа учреждения высшего образования по учебной дисциплине для специальностей: 1-31 01 01 Биология (по направлениям); 1-31-01.02 Биохимия; 1-31 01 03 Микробиология; 1-33 01 01 Биоэкология Факультет биологический (название факультета) Кафедра генетики (название кафедры) Курс (курсы) 3/ Семестр (семестры) _5/6- Лекции _56/18_ Экзамен _5/7_ (количество...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кемеровский государственный университет Кафедра политических наук ПРОГРАММА кандидатского экзамена по специальности 23.00.02 Политические институты, процессы и технологии КЭ.А.00; цикл КЭ.А.03 Кандидатские экзамены основной профессиональной образовательной программы подготовки аспиранта специальность 23.00.02 – Политические институты,...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Технологический институт – филиал ФГОУ ВПО Ульяновская Государственная сельскохозяйственная академии УТВЕРЖДАЮ: Директор института Х.Х. Губейдуллин 27 сентября 2011г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММАДИСЦИПЛИНЫ ИНОСТРАННЫЙ ЯЗЫК (английский) Направление подготовки080200.62 Менеджмент Профиль подготовки Производственный менеджмент Квалификация выпускника бакалавр Форма обучения очная,заочная Димитровград 2011 1 Рабочая программа дисциплины Деловой иностранный...»

«Публичный отчет ГОУ Художественная школа СУО г. Москвы за 2010 - 2011 учебный год Данный отчет содержит информацию об основных результатах работы художественной школы за 2010-2011 учебный год и дальнейших перспективах развития образовательного и воспитательного процесса. Содержание отчета адресовано, прежде всего, родителям детей и лицам их заменяющих, которые выбрали нашу художественную школу для дополнительного образования и развития своего ребенка. В отчет включена информация об особенностях...»

«ООО Компания Тензор РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Электронная отчетность СБиС++ для налоговой инспекции версия 2.2 Издание 2-е г. Ярославль 2008 Руководство пользователя – Электронная отчетность СБиС++ версия 2.2 2-е издание. - Ярославль, 2008. - 185с. Настоящее руководство определяет порядок работы пользователей СБиС++ Электронная отчетность для налоговой инспекции. Программа соответствует требованиям ГОСТ и МНС (ФНС) РФ (сертификат соответствия Госстандарта России, №0354653). Разработчиком системы...»

«МКОУ Комсомольская основная общеобразовательная администрации муниципального образования Киреевский район Утверждаю: Согласовано: Рассмотрено: Директор школы: Заместитель директора по УВР: на заседании ШМО учителейГорбунов А.Л.) (Серегина Е.А.) предметников, протокол № 1 от 30августа 2013 года 30 августа 2013 года 30 августа 2013 года Руководитель ШМО учителейпредметников Рабочая программа по_литературе составлена на основе федерального компонента государственного стандарта основного общего...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Логистика для специальности 080102.65 Мировая экономика экономического факультета Ведущая кафедра – кафедра организации производства и инновационной деятельности Вид учебной работы Очная форма Заочная форма обучения обучения Всего Курс, Всего Курс часов семестр часов семестр...»

«Государственный комитет по науке и технологиям Республики Беларусь Ассоциация Возобновляемая энергетика (Республика Беларусь) Технический секретариат INOGATE и комплексная программа в поддержку Бакинской инициативы и энергетических целей Восточно-европейского партнерства (ITS AHEF.087.BY) Проект EBRD/CEI “Беларусь – Наращивание потенциала Ассоциации “Возобновляемая энергетика” для активного вовлечения в процессы принятия решений” ПРОГРАММА МЕЖДУНАРОДНОГО ИНВЕСТИЦИОННОГО ФОРУМА ИНВЕСТИЦИИ В...»

«Пояснительная записка к рабочей программе по истории, 9 класс На 2012 – 2013 учебный год (учитель Бакалова Л.А.) Рабочая программа по истории для 9 класса составлена на основе федерального компонента Государственного образовательного стандарта основного общего образования по истории МО РФ 2004 года, примерной программы по истории. Сборник нормативных документов: История. Федеральный компонент государственного стандарта. Федеральный базисный учебный план и примерные учебные планы. Примерные...»

«Новосибирская государственная академия водного транспорта Шифр дисциплины: ДС.06 Уравновешивание и виброзащита механизмов судовой техники Рабочая программа по специальности 140200 Судовые энергетические установки, направление 652900 Кораблестроение и океанотехника Новосибирск 2004 Рабочая программа составлена профессором А.М. Барановским на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования: государственные требования к минимуму содержания и уровню...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева Факультет иностранных языков Кафедра английской филологии УТВЕРЖДАЮ УТВЕРЖДАЮ Председатель учебно-методической Декан факультета иностранных комиссии иностранных языков _ протокол № 5 протокол № 7 31 августа 2009 г. 31 августа 2009 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ФИЛОЛОГИИ для студентов 2...»

«Министерство образования и науки РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный университет Химический факультет РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Теоретические основы органической химии ОД.А.03; цикл ОД.А.00 Специальные дисциплины отрасли науки и научной специальности основной образовательной программы подготовки аспиранта по отрасли 02.00.00 – Химические науки, специальность 02.00.03 – Органическая химия Самара...»

«Приложение 1 к приказу МАОУ лицей Синтон от 06.09.2013 года №271 I. Программы учебных предметов Список учебных программ. 2013-2014 учебный год Начальное общее образование Статус Предмет Составлена на основе программы Учебник Педагог программы 1 класс УМК Перспективная начальная школа Рабочая программа составлена на основе новых 1. Агаркова Н. Г., Агарков Ю. А. Смирнова Юлия Азбука. Учебник, 1 кл. Москва, Алексеевна Федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС) и следующих...»

«ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Министерства здравоохранения Российской Федерации Общество молодых учных и студентов СГМУ им. В.И. Разумовского Проект Медицинские конференции On-line ИНФОРМАЦИОННОЕ ПИСЬМО Уважаемые коллеги! ОМУС Саратовского ГМУ им. В.И. Разумовского приглашает Вас принять участие в работе III Всероссийской недели наук и с международным участием 3–6 марта 2014 года Приглашаем к участию школьников и лицеистов, студентов, интернов и ординаторов, аспирантов и...»

«ПРОГРАММА вступительного испытания по предмету Биология для поступления в 2010 г. в СПбГУ на программу магистратуры Физиология и биомедицина по направлению 020200 Биология. I. Разнообразие форм организации живого Клеточная теория. Сравнительная структурно-функциональная характеристика прокариотов и эукариотов. Теория симбиогенеза пластид и митохондрий. Бактерии, их строение, физиология, генетика. Распространение, биоразнообразие и классификация бактерий. Археи, их строение, физиология,...»






 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.