Logo Obozu Naukowego

Nanotechnologia

Prowadzący:

Termin:

17-23.08.2024 r.

Lokalizacja:

Sielpia

Czas trwania warsztatów:

20 godzin - 25 jednostek lekcyjnych w ciągu 5 dni zajęć

Podstawy inżynierii materiałowej oraz nowoczesnych technologii

Warsztat odwołany!

Podczas warsztatu dowiesz się, z czego wynikają właściwości otaczających nas materiałów oraz w jaki sposób można na nie wpływać. Przedstawione zostanie pojęcie struktur nanometrycznych, a wraz z nią, zalety i wady tak małych rozmiarów. Wytłumaczone zostaną zachodzące w nich zjawiska kwantowe, z których korzystamy na co dzień. Dodatkowo poznasz najczęściej spotykane nanomateriały funkcjonalne, nadprzewodniki oraz metody otrzymywania półprzewodników i układów scalonych w technologii nanometrycznej. Przybliżone zostaną techniki próżniowe i kriogeniczne, wraz z podstawami projektowania oraz prowadzenia eksperymentów. W trakcie zajęć uczestnicy zaplanują własny eksperyment, a następnie udokumentują jego efekty w formie sprawozdania. Do analizy danych wykorzystamy programy stworzone w języku Python.

Do kogo kierowany jest ten warsztat?

Warsztat skierowany jest do uczniów 3 i 4 klasy liceum (tzn. którzy w wakacje będą mieli ukończoną 2 klasę) oraz uczniów techników klasy 3. i wyższych (tzn. którzy w wakacje będą mieli ukończoną 2 klasę). Warsztat dedykowany jest osobom interesującym się fizyką, chemią oraz nowoczesnymi technologiami. Wiedza zdobyta w trakcie zajęć będzie użyteczna na studiach z inżynierii materiałowej, nanotechnologii, fizyki (specjalizacje materiałowe, fizyka ciała stałego), technologii chemicznej (specjalizacja nanotechnologii) lub innych kierunkach ścisłych oraz technicznych. Jeśli zastanawiasz się nad przyszłą pracą w jednostkach R&D (jednostki badawczo-rozwojowe) dla przemysłu, zarówno w kraju jak i za granicą, to ten warsztat jest dla ciebie!

Od uczestników wymagana jest podstawowa wiedza fizyczna oraz chemiczna na poziomie minimum 2 klasy liceum. Niezbędne będzie również bardzo dobre rozumienie poniższych zagadnień z fizyki i chemii:

  • budowa materii – czym są elektrony i protony,
  • układ okresowy pierwiastków – liczba elektronów walencyjnych, kationy i aniony,
  • cząsteczki – rodzaje wiązań między atomami,
  • różnice między przewodnikami, półprzewodnikami i izolatorami,
  • elektryczność – czym jest napięcie, opór i prąd,
  • pole magnetyczne – czym jest, jak może wpływać na elektrony i protony,
  • fale – elektromagnetyczne, pojęcia: interferencja, dyfrakcja, długość fali.

UWAGA! Ważną częścią warsztatu Nanotechnologia jest przeprowadzenie pomiarów fizycznych, analiza ich wyników i sporządzenie raportu naukowego. Podstawy matematyczne, techniki analizy danych pomiarowych i poprawnego tworzenia raportów naukowych można zdobyć na warsztacie Metody analizy danych w fizyce.

Niezbędny sprzęt i oprogramowanie

Do udziału w warsztacie wymagany jest własny laptop z dystrybucją języka Python Anaconda oraz środowiskiem IDE PyCharm: https://www.anaconda.com/download W badaniach krystalograficznych użyjemy programu Vesta: https://jp-minerals.org/vesta/en/download.html

Dlaczego warto wziąć udział w tym warsztacie?

Biorąc udział w warsztacie:

  • zdobędziesz wiedzę, która pozwoli Ci nie tylko lepiej zrozumieć otaczający nas świat i technologię, ale również będzie użyteczna w trakcie studiów związanych z fizyką, nanotechnologią i materiałoznawstwem;
  • zdobędziesz umiejętność pisania sprawozdań oraz analizy danych, które są umiejętnościami niezbędnymi w wielu dziedzinach związanych z pracą badawczą;
  • poznasz podstawy projektowania eksperymentów.

Program warsztatu

Dzień pierwszy

Technika próżniowa i kriogeniczna. Podstawowe informacje o publikacjach naukowych

Pierwszego dnia poznasz metody otrzymywania wysokich próżni oraz metody otrzymywania ciekłego azotu (oraz innych czystych gazów). Zapoznasz się również ze strukturą publikacji naukowej oraz sposobami efektywnego szukania informacji. Będzie to wstęp do tworzenia własnych sprawozdań z badań.

Dzień drugi

Krystalografia

Tego dnia dowiesz się, z czego wynikają właściwości otaczających nas materiałów oraz w jaki sposób możemy na nie wpływać. Przedstawione zostaną najczęściej używane metody wykorzystywane do badań strukturalnych m.in. XRD, SEM i TEM. Poznasz budowę na poziomie atomowym materiałów codziennego użytku oraz ich różne właściwości.

Dzień trzeci

Podstawy projektowania i prowadzenia eksperymentu

Trzeciego dnia poznasz zasady planowania eksperymentu oraz zbierania danych. Przećwiczysz pozyskaną wiedzę w trakcie samodzielnego prowadzenia badań. Twoim zadaniem będzie poprawne rozpoznanie materiałów oraz określenie ich charakterystycznych właściwości.

Dzień czwarty

Opracowanie danych

Opracowanie danych jest najważniejszą częścią pracy, ponieważ pozwoli ono na wyciągnięcie wniosków z przeprowadzonego badania i udokumentowania ich w sprawozdaniu. Zapoznasz się z podstawowymi możliwościami analizy danych za pomocą języka Python. Przedstawione zostaną podstawy formatowania sprawozdań oraz przydatne wskazówki.

Dzień piąty

Fizyka kwantowa (bez matematyki!!!)

Ostatniego dnia warsztatu przedstawione zostaną podstawowe zagadnienia fizyki kwantowej, na których bazuje najnowsza technologia. Dowiedzą się, czym dokładniej jest nanotechnologia oraz skąd biorą się szczególne właściwości materiałów o rozmiarach nanometrycznych. Na koniec uczestnicy przedstawią wyniki swoich badań.

Wszystko, czego się dotąd nauczyłeś, zatraci sens, jeśli nie potrafisz znaleźć zastosowania dla tej wiedzy.

Paulo Coelho