PřF:C5390 Polymers+advanced technology - Course Information

C5390 Polymers for advanced technologies

Extent and Intensity

2/2/0. 3 credit(s) (plus extra credits for completion). Type of Completion: k (colloquium).
In-person direct teaching

Teacher(s)

RNDr. František Rypáček, CSc. (lecturer)
Ing. Jiří Kotek, Dr. (assistant)

Guaranteed by

prof. RNDr. Milan Potáček, CSc.
Department of Chemistry – Chemistry Section – Faculty of Science
Contact Person: prof. RNDr. Milan Potáček, CSc.
Supplier department: Department of Chemistry – Chemistry Section – Faculty of Science

Prerequisites

Basic knowledge of Organic, Physical and Macromolecular Chemistry

Course Enrolment Limitations

The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.

fields of study / plans the course is directly associated with

• Macromolecular Chemistry (programme PřF, N-CH)
• Material Chemistry (programme PřF, N-CH)
• Organic Chemistry (programme PřF, N-CH)

Course objectives

The aim of the course is information about possible advanced application of polymer systems in medicine and electrotechnique and other new modern technologies.

Syllabus (in Czech)

• 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.

Teaching methods

Lectures and practical execises with presentation of new methods

Assessment methods

discussion about the topic

Language of instruction

Czech

Further comments (probably available only in Czech)

The course is taught annually.
Information on the per-term frequency of the course: po 3 roky.
Note related to how often the course is taught: 16. - 20.5.2016.
Information on course enrolment limitations: C3022&&C4120

• Enrolment Statistics (Spring 2025, recent)
  
• Permalink: https://is.muni.cz/course/sci/spring2025/C5390