C5390 Polymery pro pokročilé technologie a moderní experimentální metody studia polymerů

Přírodovědecká fakulta
jaro 2012 - akreditace

Údaje z období jaro 2012 - akreditace se nezveřejňují

Rozsah
1/2/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: k.
Vyučující
RNDr. František Rypáček, CSc. (přednášející)
Ing. Jiří Kotek, Dr. (pomocník)
Garance
prof. RNDr. Milan Potáček, CSc.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Milan Potáček, CSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Základní znalosti Organické chemie, Fyzikální chemie a Makromolekulární chemie
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Jiné omezení: C3022&&C4120
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem předmětu je poznání nových polymerních systémů pro pokročilé aplikace v medicíně a elektronice a jiných moderních technologiích.
Osnova
  • Sylabus předmětu Speciální polymery pro pokročilé aplikace Část I: Polymery pro elektroniku a fotoniku Teoretický úvod Excitace v organických pevných látkách (exciton, polaron, soliton), přenos a záchyt excitační energie, generace, transport a záchyt elektrického náboje, - konjugované a -konjugované polymery. Příprava aktivních struktur Polymerní tenké vrstvy, uspořádané a amorfní organické struktury, kapalné krystaly, sendvičové struktury, metody jejich přípravy. Elektrické vlastnosti polymerů Elektrická a fotoelektrická vodivost, iontová vodivost, elektrická vodivost v polymerních kompositních materiálech, supravodivost. Polymery ve fotonice Polymerní světlovody, nelineární optické jevy v polymerech, elektro-optické modulátory, rychlá holografie, optické paměti, optické zdvojovače, fázově konjugovaná zrcadla, fotorefraktivní materiály. Polymerní elektroluminiscenční diody a lasery, elektrochromní displeje a, elektrické a optické senzory. Základní myšlenky molekulární elektroniky Samouspořádávající se systémy, anizotropní mezimolekulární interakce, jednodimenzionální molekulární systémy, molekulární tranzistor, dioda a diodové pole, molekulární spínač, paměti z hierarchických molekulárních struktur. Část II: Polymerní biomateriály a biomedicinální polymery Fyzikální formy a vlastnosti polymerních biomateriálů Vymezení pojmů (biopolymery, bioanalogické polymery, biodegradovatelné polymery, biomateriály, biomedicinální polymery). Polymery biologického původu (biopolymery) vs. polymery syntetické - srovnání charakteristických vlastností, společné znaky a typické rozdíly. Polymerní biomateriály: Struktura, příprava a vlastnosti Biopolymery – proteiny, polysacharidy, nukleové kyseliny. Původ (zdroje); biosyntéza. Vztahy mezi strukturou biopolymeru a jeho charakteristickými vlastnostmi. (Bio)degradovatelné a bioanalogické polymery (alifatické polyestery, polyhydroxyalkanoáty, poly(aminokyseliny), polydepsipeptidy. Příprava konjugátů polymerů s biologicky aktivními látkami. Polymery a biologické prostředí Optimalizace interakce mezi polymerem a biologickým systémem. Biokompatibilita polymerů. Imunitní vlastnosti polymerů. (Bio)degradace polymerů. Biologické a biomedicinální aplikace polymerů Charakteristika jednotlivých typů aplikací. Pomocné a podpůrné materiály; polymery při hojení ran; protetické materiály; dentální materiály. Polymerní systémy pro řízené uvolňování léčiv. Diagnostika, biosensory, bioreaktory. Současné a budoucí trendy Polymery pro buněčné terapie a regenerace tkání (tkáňové inženýrství). Bioanalogické systémy - aplikace molekulárního a genového inženýrství. Sylabus předmětu Moderní experimentální metody studia polymerů Základní charakterizace organických látek Elementární analýza, plynová chromatografie. Omezení použitelnosti metod, jejich reprodukovatelnost a mez stanovitelnosti. MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie, charakteristika a využití. Elektronová paramagnetická rezonance Studium struktury a prostorového rozložení koncentrace paramagnetických látek v polymerních systémech. Popis segmentální dynamiky polymerních systémů prostřednictvím nitroxidových spinových značek vhodně chemicky navázaných k polymerním řetězcům. Makroskopická difúze paramagnetických značek v polymerních matricích technikou EPR Imaging. Ramanův rozptyl Stanovení molekulární struktury. Mapování - stanovení heterogenit na základě rozdílů v molekulární struktuře. NMR spektroskopie pevného stavu NMR pevné fáze – posouzení mísitelnosti polymerních směsí, měření velkosti domén v heterogenních systémech, stanovení krystalinity, měření meziatomových vzdáleností, posouzení segmentální pohyblivosti (frekvence a amplituda vnitřních pohybů). Dynamický rozptyl světla Stanovení hydrodynamického poloměru částic měřením Brownova pohybu částic v disperzi či roztoku. Měření povrchového náboje dispergovaných částic ve formě zeta potenciálu. Rozptyl paprsků X Kratkyho kamera (maloúhlový rozptyl, SAXS). Práškový difraktometr (širokúhlový rozptyl, WAXS). SAXS/WAXS Molecular Metrology System (MolMet). Elektronová mikroskopie Transmisní elektronová mikroskopie (TEM). Základní režimy TEM (světlé pole - BF, temné pole - DF, elektronová difrakce - (SA)ED, prvková mikroanalýza - EDS). Příprava preparátů pro TEM (ultratenké řezání, mikro- a nanoprášky, sprejování). Skenovací elektronová mikroskopie. Povrchové vlastnosti polymerů Elipsometrie. Mikroskopie atomových sil. Stanovení elektrických a fotoelektrických parametrů polymerů Měření fotogenerace a pohyblivosti nosičů náboje v polymerech. Měření spektrální účinnosti polymerních solárních článků. Mechanické vlastnosti polymerů Zkouška tahová a ohybová. Rázové zkoušky. Lomová mechanika.
Výukové metody
Přednášky a praktická laboratorní cvičení s ukázkami moderních metod
Metody hodnocení
rozprava o tematu
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Poznámka k periodicitě výuky: po 3 roky.
Poznámka k četnosti výuky: 15.2. - 19.2.2010.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2011 - akreditace, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025.