Các vật liệu polymer chức năng cấu trúc nano

Nội dung chi tiết môn học CÁC VẬT LIỆU POLYMER CHỨC NĂNG CẤU TRÚC NANÔ N ội dung chi tiết môn học có 3 phần: Phần 1: Nội dung cốt lõi - N1 Phải biết - Các phương pháp chế tạo vật liệu P

Nội dung chi tiết môn học

CÁC VẬT LIỆU POLYMER CHỨC NĂNG CẤU TRÚC NANÔ

N ội dung chi tiết môn học có 3 phần:

Phần 1: Nội dung cốt lõi - N1 (Phải biết)

- Các phương pháp chế tạo vật liệu Polyme

- Công nghệ chế tạo vật liệu Polyme và Vật liệu lai cấu trúc Nano

- Những ứng dụng của Vật liệu hữu cơ trong các ngành kỹ thuật: cao: Điện tử, Quang điện tử và Quang tử, Công nghệ thông tin viễn thông, vật liệu y sinh học

Phần 2: Nội dung liên quan gần - N2 (Nên biết)

- Hoá học Polyme, Khoa học vật liệu, Hoá học Nano

- Các phương pháp nghiên cứu cấu truc và tính chất vật liệu

- Công nghệ chế tạo các linh kiện điện tử và quang tử Phần 3: Nội dung liên quan xa - N3 (Có thể biết)

- Cấu trúc lớp vật liệu lai nano

- Linh kiện màng mỏng Hữu cơ: cảm biến, sensor, hiển thị , thuốc Nano, Xương nhân tạo ,Cơ nhân tạo……

Yêu cầu đối với đề cương môn học

Đề cương môn học phải đáp ứng các yêu cầu sau:

1.3.1 Cung cấp thông tin đầy đủ và chính xác về môn học, phù hợp với

phương thức đào tạo theo tín chỉ;

1.3.2 Tiếp cận chuẩn mực quốc tế, khả thi trong điều kiện của ĐHQGHN

ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC

Đại học Quốc gia Hà Nội

Trường Đại học Công nghệ Khoa Vật lý kỹ thuật và Công nghệ nano

1 Thông tin về giảng viên

Họ và tên: Nguyễn Đức Nghĩa

Chức danh, học hàm, học vị: PGS., TS

Thời gian, địa điểm làm việc: Từ 8g đến 18g, Nhà A 18 Viện Hoá Học,

Đường Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội

Địa chỉ liên hệ: Viện Hoá Học Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

18- Hoàng Quốc Việt Cầu Giấy, Hà Nội

Điện thoại, email: 04.8361282, ducnghia@fpt.vn

Các hướng nghiên cứu chính: Khoa học và công nghệ Polyme, Hoá Học Nano,

Polyme chức năng và vật liệu lai cấu trúc Nano Thông tin về trợ giảng:

Nguyễn Phương Hoài Nam, Bộ môn Hoá học Nano, Khoa

VLKT&CNNN, G6, ĐHQGHN, 144, Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội Ngô Trịnh Tùng, Ts Viện hoá học viện Khoa học và công nghệ VN

2 Thông tin chung về môn học

- Tên môn học: Các vật liệu polymer chức năng cấu trúc nanô

- Mã môn học:

- Số tín chỉ: 02

- Môn học: - Bắt buộc: 

- Lựa chọn:

- Các môn học tiên quyết: Hoá học Đại cương

- Các môn học kế tiếp: Hoá học nano

- Các yêu cầu đối với môn học (nếu có):

- Giờ tín chỉ đối với các hoạt động:

+ Nghe giảng lý thuyết: 21 giờ + Làm bài tập trên lớp: 6 giờ + Thảo luận: 0 + Thực hành, thực tập (ở PTN, ): 0 + Hoạt động theo nhóm: 0

+ Tự học: 3 giờ

- Địa chỉ Khoa/ bộ môn phụ trách môn học:

G6, ĐHQGHN, 144 Đường Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội

3 Mục tiêu của môn học

- Kiến thức: Truyền đạt cho sinh viên những kiến thức cơ bản về Hoá học Polyme, Polyme chức năng và vật liệu lai cấu trúc nano, cơ sở lý thuyết

về các phản ứng trùng hợp Polyme, công nghệ chế tạo Polyme cấu trúc Nano, các vật liệu bán dẫn hữu cơ, vật liệu quang điện tử và quang tử,

vật liệu hữu cơ trong thông tin liên lạc , lý thuyết về hoá lý polyme, quang hoá Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc, nghiên cứu hình thái

học của vật liệu

- Thực hành chế tạo và nghiên cứu tính chất của vật liệu polyme chức

năng và vật liệu lai cấu trúc Nano

- Thái độ, chuyên cần: nghiêm chỉnh chấp hành giờ học trên lớp và giờ tự

học, chuẩn bị tốt các câu hỏi trước khi lên lớp

4 Tóm tắt nội dung môn học (khoảng 150 từ):

Môn học Các vật liệu polyme chức năng cấu trúc nano bao gồm ba phần chính

Một phần trình bày các kiến thức về các phương pháp trùng hợp Polyme như các phương pháp trùng hợp cơ bản : trùng hợp Radical, trùng hợp bậc thang Trùng hợp Radical ”living” Công nghệ chế tạo Polyme chức năng và vật liệu lai cấu trúc nano Các phương pháp nghiên cứu tính chất hoá ly Polyme, tính chất quang điện, tính chất nhiệt động học, polyme tinh thể Nghiên cứu hình thái học, cấu trúc phân tử, Tương tác

bề mặt vật rắn hạt keo

Công nghệ chế tạo và tính chất vật liệu polyme chức năng:

Điện tử học phân tử, quang điện tử và quang tử

Polyme trong công nghệ thông tin viễn thông

Polyme trong y sinh học và khoa học sự sống, môi trường

Thực hành chế tạo vật liệu Polyme dẫn điện, vật liệu lai cấu trúc nano

5 Nội dung chi tiết môn học (tên các chương, mục, tiểu mục):

Chương 1 Khoa học và công nghệ Polyme

1.1 Nhập môn Khoa học và công nghệ Polyme

1.1.1 Những khái niệm cơ bản về Polyme

1.1.2 Những định nghĩa cơ bản về Polyme

1.1.3 Những ứng dụng của vật liệu Polyme

1.1.4 Một số vật liệu Polyme tiêu biểu

1.2 Các phương pháp trùng hợp Polyme

1.2.1 Trùng hợp gốc tự do ( Free radical Polymerization)

1.2.2 Trùng hợp Ion (Ionic Polymerization)

1.2.3 Trùng hợp bậc thang và trùng hợp mở vòng

( Step-reaction and Ring-Opening Poly merization)

1.2.4 (Living Polymerization)

1.3 Phân tích tính chất Polyme

1.3.1 Tính chất cơ lý, tính mềm dẻa và đàn hồi

1.3.2 Tính chất nhiệt, tính bền hoá liệu và môi trường

1.3.3 Tính chất quang

1.3.4 Tính chất điện

Chương 2 Cấu trúc và tính chất Polyme ( Polymers physic)

2.1 Cấu trúc Polyme

2.1.1.Vi cấu trúc của Polyme (Microstructure of Polymers)

2.1.2.Polyme vô định hình ( Ammorphous Polymers)

2.1.3 Polyme tinh thể (Crystalline Polymers )

2.1.4 ( Polymers Solution and Polymers Blend )

2.2 Nhiệt động học của Polyme dung dịch và hỗn hợp Polyme

2.2.1 Lý thuyết dung dịch (Regular Solution Theory-Enthalpy)

2.2.2 Lý thuyết Flory-Huggins (The Flory-Huggins Theory-Entropy)

2.2.3 Dung dịch Polyme hỗn hợp

2.3 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc và tính chất Polyme

2.3.1 Phương pháp Spetroscopi: Infraed, Raman,Nuclear Magnetic Resonance,

Electron Spin Resonance,Ultraviolet (UV)-visible,Fluorescence 2.3.2 X-ray,Electron, and Neutron Scattering

2.3.3 Nghiên cứu hình thái học bề mặt Polyme:

Scanning electron Microscopy (SEM),Photoacoustic Spectrocopy (PAS) Electron Spectroscopy for Chemical Analysis (ESCA), Secondary-Ion Spectrometry (SIMS), Atomic fore Microscopy ( AFM)

2.3.4 Thermal Analysis

Differential Scanning Calorimetry (DSC) ,Differential Thermal Analysis (DTA )

Thermomechanical analysis (TMA),Thermoggravimetric Analysis(TGA) 2.3.5 Measurement of Mechanical Properties

Evaluation of Chemical Resistance, Evaluation of Electrical Properties

Chương 3 Polyme chức năng

3.1 Photoactive Polyme

3.1.1 Quang và phân tử

3.1.2 Phản ứng quang hoá

3.1.3 Photopolyme

3.1.4 Những ứng dụng của Photopolyme

3.1.5 Quang khắc ( Photolithography)

3.2 Electroactive Polyme ( Conducting Polyme)

3.2.1 Giới thiệu về Polyme dẫn điện

3.2.2 Cơ chế dẫn điện trong polymer

3.2.3 Phương pháp tổng hợp Polyme dẫn điện

3.3.3 Quá trình Doping

3.3 Polyme tinh thể lỏng

3 3.1 Tinh thể lỏng và polymer tinh thể lỏng

3.3.2 Cấu trúc và tính chất của tinh thể lỏng và Polyme tinh thể lỏng

3.3.3 Những ứng dụng của Tinh thể lỏng-Công nghệ LCD

(Liquid Crystal Display) 3.4 Polyme cấu trúc nano và nano coposist

3.4.1.Trùng hợp gốc Living ( Living Radical Polymerization)

3.4.2 Điều chỉnh hình dạng của cấu trúc Polyme

3.4.3 Hình thái học của Copolyme khối cấu trúc nano

3.4.4 Cấu trúc Nano dựa trên chia tách pha khối

3.4.5.Cấu trúc Nano từ Micell khối các chất hoạt tính bề mặt

3.4.6 Polyme Nano Composit

Chương 4 Vật liệu lai cấu trúc nano

4.1.Vật liệu Sol-gel nano và vật liệu Hạt Micell Nano

4.1.1 Vật liệu lai hỗn tính sử dụng liên kết vật lý

4.1.2 Vật liệu lai hỗn tính sử dụng liên kết hoá học

4.1.3 Titan dioxit và vật liệu lai

4.1.4 Bạc Nano và vật liệu lai

4.1.5 Oxit sắt từ cấu trúc nano và vật liệu lai

4.2 Nano Composit gốm và Kim loại khối

4.2.1 NanoComposit Ceramic/ Kim loại

4.2.2 Vật liệu lai chức năng

4.2.3 Cacbon cấu trúc nano và vật liệu lai

Chương 5: Vật liệu polymer trong công nghệ thông tin và viễn thông

5.1 Vật liệu In-Ảnh

5.1.1.Vật liệu quang khắc và quang khăc Nano

5.1.2 Vật liệu quang dẫn- Photocopy

5.1.3.Vật liệu ghi âm Đĩa CD, CVD, DVD

5.1.4 Vật liệu hữu cơ quang phi tuyến

Chương 6: Vật liệu Điện tử học phân tử, Vật liệu quang điện tử,Quang tử

6.1.Vật liệu điện tử học phân tử

6.1.1 Cơ chế dẫn trong bán dẫn hữu cơ

6.1.2 Chế tạo màng mỏng bán dẫn hữu cơ

6.1.3 Chế tạo linh kiện bán dẫn hữu cơ; Transtor màng mỏng Hữu cơ

(OTFT), Biodevices, Tế bào quang điện hữu cơ (Organic Solar Cell) 6.2 Vật liệu quang điện tử và quang tử

6.2.1 Vật liệu OLED và POLED

6.2.2 Dây dẫn quang hữu cơ

6.3 Vật liệu cơ nhân tạo (Artifical muscles)

6.3.1 Bộ dẫn động polymer (Conducting polymer Actuator)

6.3.2 Actuator điện hoá cơ ( Electrochemomechanical Actuator)

Chương 7: Vật liệu Y-sinh học hữu cơ

7.1.Vật liệu xương nhân tạo

7.1.1 Ximăng sinh học

7.1.2 Xương nhân tạo cấu trúc nano

7.2 Thuốc nano

7.2.1 Vật liệu dẫn thuốc nano (Polymeric Drug Delivery Systems) 7.2.2 Biodegradable Plymers for DDS

6 Học liệu

6.1 Học liệu bắt buộc ghi theo thứ tự ưu tiên (tên tác giả, tên sách, nhà xuất bản, năm xuất bản, nơi có tài liệu này, website, băng hình, ):

1 Nguyễn Đức Nghĩa; HOÁ HỌC NANO, Công nghệ nền và vật liệu nguồn,

NXB - Khoa học tự nhiên và công nghệ, Hà Nội - 2007 (có tại Thư viện Đại học Quốc gia Hà Nội, 144 Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội)

2 Nguyễn Đức Nghĩa: BÁN DẪN HỮU CƠ: Công nghệ chế tạo ,tính chất và ứng dụng NXB Khoa học tự nhiên và công nghệ Hanoi 2007

3 Nguyễn Đức Nghĩa: POLYME CHỨC NĂNG VÀ VẬT LIỆU LAI

CẤU TRÚC NANO Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và công nghệ (Sắp xuất bản -2008)

4 D.J Lockwood, NANOPARTICLES:Building Blocks for Nanotechnology,

Ed by V Rotello, Kluwer Acad/Plenum Publisher, N.Y.-Boston-London-Moscow – 2004 (Có tại Tủ sách, Khoa VLKT-CNNN, Trường ĐHCN, ĐHQGHN, G6, 144 Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội)

5 Malcolm p.Stevens; POLYMER CHEMISTRY Oxford University Press New York-Oxford 1999

6 C C Koch, NANOTRUCTURED MATERIALS:

Processing, Properties, and Applications, William Andrew Publishing,

Norwich, New York, USA – 2002, 612p (có tại Tủ sách, Khoa VLKT-CNNN, ĐHCN, ĐHQGHN, G6, 144 Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội)

7 Reza Arshady FUNCTIONAL POLYMERS ;Syntheses and Appplications

American Chemical Society, Washington ,DC

7 Hình thức tổ chức dạy học

7.1 Lịch trình chung: (Ghi tổng số giờ tín chỉ cho mỗi cột)

Nội dung

Hình thức tổ chức dạy học môn học

Tổng

hành, thí nghiệm, điền dã

Tự học, tự nghiên cứu

Lý thuyết Bài tập Thảo luận

ND1: Khoa học và công nghệ

Polyme

ND 5: Vật liệu điện tử học

ND 6: Vật liệu quang tử ,

ND 7: Vật liệu hữu cơ trong

ND 8: Vật liệu hữu cơ Y-

7.2 Lịch trình tổ chức dạy học cụ thể

Hình thức

tổ chức

dạy học

Thời gian, địa điểm

Nội dung chính Yêu cầu SV

Lý thuyết Từ

đến Tại GĐ2

1 Lý thuyết về

vật liệu polymer, Các

phương pháp

chế tạo,

phương pháp nghiên cứu

cấu trúc và tính chất

2 Hoá lý Polyme Quyển 4

Đọc trước về các khái niệm về vật liệu hữu

cơ Các phương pháp

chế tạo

- Quyển 4, Phần 1

- Chuẩn bị câu hỏi

Cần tìm đọc

cả tài liệu bằng tiếng Anh

Lý thuyết Từ

đến Tại GĐ2

1, Polyme chức

năng: Phương pháp chế tạo, tính chất và ứng

dụng

Đọc tham khảo Quyển 2

Thực hành Từ

Đen Tai PTN Viên Hoá

học

Thí nghiệm

chế tạo Photopolyme, Polyme dẫn

Tham khảo tài liệu thí nghiệm, dụng cụ, thiết bị thí nghiệm

- Theo phân công của nhóm

Mỗi nhóm gồm từ 5 đến 7 sinh viên

Lý thuyết Từ

đến Tại Phòng

TH số …

Vật liệu lai cấu trúc Nano:

Phương pháp

chế tạo, Nghiên

cứu tính chất ,

Đoc tài liệu tham

khảo quyển 1 và 2

Hình thái học…

Thực hành Tại PTN

Viên Hoá

học

Công nghệ chế

tạo vật liệu lai

cấu trúc nano, Nghiên cứu tính

chất,

Tham khảo tài liệu thí nghiệm, dụng cụ, thiết bị thí nghiệm

- Theo phân công của nhóm

Mỗi nhóm gồm từ 5 đến 7 sinh viên

Hình thức tổ chức

dạy học Thời gian, địa điểm Nội dung chính Yêu cầu SV chuẩn bị Ghi chú

Lý thuyết Từ

đến Tại GĐ2

Vật liệu điện tử học phân tử và Quang tử học phân tử

Đọc trước sách tham khảo điện

tử học phân tử, quang tử Quyển 2 Thảo luận và tự

nghiên cứu Từ đến

Tại GĐ2

Linh kiẹn điện tử hữu cơ và quang

tử hữu cơ

Tìm hiểu các thiết bị điện tử,

quang tử hữu cơ

Lý thuyết về Vật

liệu polymer trong

Công nghệ thong

tin và Y-sinh học

Từ

đến Tại GĐ2

Vật liệu Thông tin Y-sinh học

…

Tự học, tự nghiên

cứu Tại thư viện, ở

nhà

Nắm được ý nghĩa thực tiễn của z

Tìm hiểu cách xác định z qua cách xác định P

và T

8 Chính sách đối với môn học và các yêu cầu khác của giảng viên

Yêu cầu và cách thức đánh giá, sự hiện diện trên lớp, mức độ tích cực tham gia các hoạt động trên lớp, các qui định về thời hạn, chất lượng các bài tập, bài kiểm tra…

- Chuẩn bị tốt các phần được giao tự học

- Có mặt trên lớp ít nhất là 24/30 giờ học

- Mỗi sinh viên bắt buộc phải thực hành thí nghiệm chế tạo vật liệu Polyme chức năng và vật liệu lai cấu trúc nano

- Bài thực tập và bài kiểm tra đạt không dưới 6/10

9 Phương pháp, hình thức kiểm tra - đánh giá kết quả học tập môn học

Phân chia các mục tiêu cho từng hình thức kiểm tra - đánh giá

9.1 Kiểm tra – đánh giá thường xuyên

Mục đích: Nắm vững kiến thức về vật polymer chức năng và vật liệu lai cấu trúc nano

các phương pháp công nghệ chế tạo polymer chức năng, màng mỏng hữu cơ

và vật liệu lai cấu trúc nano

Các mục tiêu:

1 Hiểu và nhận biết các công thức về cấu tạo hoá học của các Polyme chức năng, cấu tạo hình thẻ học vật liệu cẩu trúc nano Hiểu cơ chế phản ứng hình thành Polyme chức năng và vật liệu lai cấu trúc nano

2 Nắm chắc công nghệ chế tạo các loại polymer chức năng, Vật liệu lai cấu trúc hạt nano, màng mỏng nano, nano mao quản

3 Nắm vững những phương pháp phân tich cấu trúc, tính chất, hình thái học của vật liẹu polymer chức năng và vật liệu lai cấu trúc nano Như các phương pháp nghiên cứu quang phổ hấp thụ, phương pháp nhiệt, NMR, SEM, TEM

4 Hiểu tốt lý thuyết ,nguyên lý, công nghệ chế tạo và cơ chế vận hành của các linh kiện điện tử, quang tử hữu cơ

5 Nắm vững các phương trình phản ứng và các phương pháp thực nghiệm chế tạo vật liệu polymer chức năng và vật liệu lai cấu trúc nano

Các kỹ thuật đánh giá

Bài đọc thêm theo từng nội dung môn học: 10 Tham khảo đọc ở nhà

Tiểu luận: 02, Tiểu luận về Polyme chức năng và tiểu luận về công nghệ nano

hoặc công nghệ chế tạo các linh kiện điện tử, quang điện tử hữu cơ

Tỷ lệ điểm cho mỗi hình thức KT-ĐG: Bài thực hành: 40%; Mỗi tiểu luận: 30%

(x2=60%)

9.2 Kiểm tra - đánh giá định kì

Bao gồm các phần sau (trọng số của từng phần do giảng viên đề xuất, chủ nhiệm bộ môn thông qua):

(%)

Ghi chú

1 Tham gia học tập trên lớp (đi học đầy đủ,

2 Phần tự học, tự nghiên cứu (hoàn thành tốt

nội dung, nhiệm vụ được giao /tuần; bài tập

nhóm /tháng; bài tập cá nhân/ học kì, …);

10