Dydaktyka
W ramach działalności dydaktycznej członkowie Zespołu Chemii Fizycznej Materiałów Foto- i Elektroaktywnych prowadzą przedmioty na kierunkach Chemia, Technologia Chemiczna oraz Industrial and Engineering Chemistry, a także są promotorami prac dyplomowych (inżynierskich i magisterskich) oraz opiekunami projektów Project Based Learning.
Przedmioty, których koordynatorami są członkowie zespołu PhysChem, przedstawione są poniżej.
Chemia Fizyczna
Chemia fizyczna to dziedzina, która łączy teorię z praktyką i stanowi fundament zrozumienia procesów chemicznych. Przedmiot ten pokazuje, jak prawa gazowe, prawa termodynamiki, równowag fazowych, termodynamiki roztworów, kinetyki chemicznej, elektrochemii, chemii powierzchni oraz elementów spektroskopii i chemii kwantowej tłumaczą zachowanie materii w różnych warunkach. Część obliczeniowa obejmuje zagadnienia termodynamiki i równowag, w tym I, II i III prawo termodynamiki, opis procesów ogrzewania i przemian fazowych, obliczanie składu równowagowego oraz energii towarzyszących tym procesom, co pozwala ilościowo uchwycić istotę zjawisk chemicznych.
Część laboratoryjna obejmuje m.in. badanie szybkości reakcji chemicznych, wpływu siły jonowej, przewodnictwa jonowego, równowag kwasowo-zasadowych, a także doświadczenia z wykorzystaniem bomby kalorymetrycznej, kalorymetru lodowego, pomiar ciepła rozpuszczania, adsorpcji, oznaczanie aktywności promieniotwórczej z użyciem detektora scyntylacyjnego czy wyznaczanie siły elektromotorycznej ogniwa.
Chemia Fizyczna (kierunek: Chemia, I stopień, semestr: 3,4)
koordynator: prof. dr hab. inż. Mieczysław Łapkowski
Chemia Fizyczna (kierunek: Technologia Chemiczna, I stopień, semestr: 3,4)
koordynator: dr inż. Krzysztof Kozieł
Chemia Fizyczna (kierunek: Biotechnologia, I stopień, semestr: 3)
koordynator: dr inż. Krzysztof Karoń
Physical Chemistry (kierunek: Industrial and Engineering Chemistry, I stopień, semestr: 3, 4)
koordynator: dr hab. inż. Wojciech Domagała, prof. PŚ
Chemia Fizyczna II (kierunek: Chemia, I stopień, semestr: 5)
koordynator: dr hab. inż. Małgorzata Czichy, prof. PŚ
Kataliza
Kataliza homogeniczna i heterogeniczna (kierunek: Chemia, I stopień, specjalność: Chemia materiałów, semestr: 5)
koordynator: dr hab. inż. Przemysław Ledwoń, prof. PŚ
Celem przedmiotu jest zapoznanie w formie rozszerzonej z zagadnieniami z zakresu adsorpcji oraz katalizy heterogenicznej i homogenicznej, składem, metodami preparatyki i charakterystyki katalizatorów oraz poznanie najważniejszych procesów i układów katalitycznych stosowanych w przemyśle chemicznym.
Kataliza w chemii polimerów (kierunek: Technologia Chemiczna, I stopień, specjalność: Technologia Polimerów i Tworzyw Sztucznych, semestr: 5)
koordynator: dr hab. inż. Małgorzata Czichy, prof. PŚ
„Kataliza w chemii polimerów” to wykład poświęcony nowoczesnym zastosowaniom katalizatorów w syntezie monomerów, polimerów oraz roli katalitycznego przetwarzania związków wielkocząsteczkowych. Studenci poznają podstawy katalizy – od mechanizmów działania i rodzajów katalizatorów, po różnice między procesami homo- i heterogenicznymi. Obok wielkotonażowych procesów, takich jak polimeryzacja etylenu i propylenu (katalizatory Zieglera-Natty, metalo- i postmetalocenowe), wytwarzanie kauczuków syntetycznych czy katalizowana polikondensacja PET, PA-6 i PA-66, omawiane są również niszowe reakcje, w tym kontrolowane polimeryzacje, metateza olefin, kataliza asymetryczna oraz katalityczna depolimeryzacja w kontekście recyklingu. Program łączy wiedzę fundamentalną z praktycznymi studiami przypadków, ukazując katalizę jako kluczowe narzędzie nowoczesnej chemii polimerów.
Nowoczesne materiały (otrzymywanie, charakterystyka, zastosowanie)
Crystallography (kierunek: Chemia, I stopień, semestr: 4)
koordynator: dr hab. inż. Agata Blacha-Grzechnik, prof. PŚ
W ramach przedmiotu omówione zostaną podstawowe zagadnienia krystalografii – począwszy od definicji kryształu, budowy sieci krystalicznych, metod opisu struktur oraz elementy symetrii.
Następnie studenci zapoznają się z techniką dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), wykorzystywaną do badania struktur krystalicznych, z właściwościami fizycznymi i chemicznymi kryształów, metodami ich otrzymywania oraz zastosowaniem. Cykl wykładów zakończy się prezentacją nowoczesnych zagadnień, takich jak quasi-kryształy i ciekłe kryształy.
Nowoczesne materiały węglowe (kierunek: Chemia, I stopień, specjalność: Chemia materiałów, semestr: 5)
koordynator: dr hab. inż. Agata Blacha-Grzechnik, prof. PŚ
W ramach przedmiotu Nowoczesne materiały węglowe zostanie przedstawiony rozwój materiałów węglowych na przestrzeni lat – od klasycznych form, takich jak grafit i diament, które nadal odgrywają istotną rolę we współczesnych technologiach, po nowoczesne struktury nanomateriałowe, takie jak fulereny, nanorurki węglowe, węglowe kropki kwantowe czy grafen. Studenci zapoznają się z metodami wytwarzania, technikami charakterystyki oraz zastosowaniami wymienionych materiałów.
Nowoczesne materiały organiczne (kierunek: Chemia, I stopień, specjalność: Chemia materiałów, semestr: 6)
koordynator: dr hab. inż. Małgorzata Czichy, prof. PŚ
Program obejmuje wykłady, seminaria i laboratoria poświęcone fizykochemicznym właściwościom nowoczesnych materiałów organicznych, ze szczególnym uwzględnieniem ich cech elektrycznych, optycznych i magnetycznych. Omawiane są m.in. samoistne przewodniki organiczne, polimery redoks, niskocząsteczkowe półprzewodniki organiczne, materiały hybrydowe (m.in. na bazie węgla), bioinspirowane polimery przewodzące, supramolekularne układy organiczne, sieci koordynacyjne i metaloorganiczne, organiczne materiały ferromagnetyczne oraz przewodzące sole i kompleksy donorowo-akceptorowe z przeniesieniem ładunku. Ważnym elementem programu są zagadnienia projektowania strukturalnego, syntezy i kontroli organizacji na poziomie międzycząsteczkowym, z wykorzystaniem nowoczesnych technik osadzania. Studenci poznają także fotouczulacze oraz ich zastosowania w terapii fotodynamicznej i w procesach oczyszczania środowiska. Wiedza teoretyczna jest pogłębiana podczas laboratoriów ukierunkowanych na praktykę, obejmujących fotosensybilizatory, ogniwa fotowoltaiczne, urządzenia elektrochromowe, układy do akumulacji energii elektrycznej oraz metody modyfikacji elektrod wykorzystywanych w elektrotechnice i elektroanalizie.
Materiały półprzewodnikowe (kierunek: Chemia, I stopień, specjalność: Chemia materiałów, semestr: 6)
koordynator: dr inż. Sandra Pluczyk-Małek
Celem kursu jest zapoznanie z podstawowymi informacjami dotyczącymi organicznych i nieorganicznych materiałów półprzewodnikowych, przekazanie wiedzy z zakresu generowanie ładunku i transport oraz charakterystyki optoelektronicznej półprzewodników organicznych i nieorganicznych. Studenci poznają powiązanie pomiędzy orbitalami molekularnych a właściwościami optoelektronicznymi, generowaniem i transportem ładunku w organicznymi i nieorganicznych półprzewodnikach. W czasie kursu przedstawione jest również zastosowanie półprzewodników w różnych urządzenia elektronicznych oraz optoelektronicznych.
Techniki analizy właściwości fizykochemicznych materiałów (kierunek: Chemia, I stopień, specjalność: Chemia materiałów, semestr: 7)
koordynator: dr hab. inż. Agata Blacha-Grzechnik, prof. PŚ
Przedmiot obejmuje wykłady oraz zajęcia laboratoryjne, podczas których studenci zapoznają się z technikami wykorzystywanymi do badania właściwości materiałów. W ramach kursu omówione zostaną m.in.: metody analizy właściwości mechanicznych, techniki termicznej analizy polimerów, pomiar hydrofilowości, a także spektroskopowe i mikroskopowe metody analizy powierzchni.
Organiczne materiały elektroaktywne w elektronice i optoelektronice (Uczelniania Baza Zajęć Obieralnych)
koordynator: dr inż. Sandra Pluczyk-Małek
Celem kursu jest zaznajomienie Studentów z najnowszymi badaniami w zakresie zastosowania organicznych materiałów elektroaktywnych w elektronice i optoelektronice. W czasie kursu Studenci poznają różne grupy organicznych materiałów przewodzących, zjawiska jakim ulegają oraz sposoby ich charakterystyki. Kolejnym etapem kursu jest omówienia budowy i działania urządzeń na bazie organicznych materiałów aktywnych. W czasie kursu Student pozna podstawowe korelacje pomiędzy strukturą a właściwościami elektroaktywnych materiałów organicznych oraz będzie w stanie powiązać właściwości materiału z możliwością ich zastosowania w danym urządzeniu (opto)elektronicznym.
Wybrane zagadnienia nanotechnologii (fakultet) (kierunek: Chemia/Technologia Chemiczna, I stopień, semestr: 6)
koordynator: dr hab. inż. Agata Blacha-Grzechnik, prof. PŚ
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z ogólnymi założeniami nanotechnologii, jej znaczącą rolą we współczesnym przemyśle oraz z metodami syntezy i charakterystyki nanomateriałów.
W ramach zajęć laboratoryjnych studenci zsyntezują jednowymiarowe (1D) oraz (2D) dwuwymiarowe nanomateriały z wykorzystaniem takich technik jak chemiczne osadzanie z fazy gazowej (chemical vapor deposition, CVD), fizyczne osadzanie z fazy gazowej (physical vapor deposition, PVD), formowanie monowarstw samoorganizujących (self-assembled monolayers, SAMs) czy elektrochemiczna redukcja soli diazoniowych. Otrzymane materiały zostaną scharakteryzowane z wykorzystaniem zaawansowanych technik spektroskopowych, mikroskopowych i fizycznych.
Chemical sources of energy (kierunek: Chemia, II stopień, semestr: 1)
koordynator: dr inż. Sandra Pluczyk-Małek
Celem kursu jest wprowadzenie Studentów w zagadnienia związane z wytwarzaniem energii w układach chemicznych, ze szczególnym uwzględnieniem wytwarzania energii elektrycznej (ale nie tylko). W trakcie kursu studenci zapoznają się z podstawami elektrochemii i jej zastosowaniami w układach służących do wytwarzania i magazynowania energii elektrycznej.
Innowacyjne zastowanie polimerów (kierunek: Technologia Chemiczna, II stopień, specjalność: Technologia Polimerów i Tworzyw Sztucznych, semestr: 2)
koordynator: dr hab. inż. Małgorzata Czichy, prof. PŚ
Wykład prezentuje współczesne zastosowania polimerów w elektronice i medycynie, pokazując ich kluczową rolę w rozwoju nowych technologii. Szczególną uwagę poświęca się polimerom i ich kompozytom o unikalnych właściwościach elektrycznych (przewodzących, półprzewodzących oraz izolacyjnych) oraz nowoczesnym metodom nanoszenia warstw polimerowych i tworzenia układów drukowanych. Studenci poznają działanie polimerowych układów fotoprzewodzących, diod elektroluminescencyjnych, tranzystorów polowych oraz materiałów elektroaktywnych stosowanych w sensoryce i optoelektronice. Poruszane są także zastosowania biomedyczne – od nośników leków i rusztowań w inżynierii tkankowej po inteligentne polimery wykorzystywane w nanotechnologii i bioczujnikach.
Wprowadzenie do technologii materiałów wysokoenergetycznych (kierunek: Technologia Chemiczna, II stopień, semestr: 1)
koordynator: dr hab. inż. Przemysław Ledwoń, prof. PŚ
Celem przedmiotu jest nabycie specjalistycznej wiedzy z zakresu technologii materiałów wysokoenergetycznych. Student zapozna się z inżynieryjnymi podstawami wybranych procesów technologicznych oraz właściwościami wybranych materiałów wysokoenergetycznych mających zastosowanie w górnictwie, pirotechnice, wojskowości i silnikach rakietowych.
