Podstawy chemii nowych materiałów

Rodzaje uporządkowań, ciała krystaliczne, ciekłokrystaliczne, amorficzne i kwazikrystaliczne. Główne typy struktur krystalicznych. Techniki krystalizacji. Zarys metod badań strukturalnych. Stopień krystaliczności, tekstura i wielkość krystalitów. Ilościowa i jakościowa analiza fazowa. Krystalograficzne bazy danych. Elementy inżynierii krystalicznej oraz przykłady właściwości faz stałych opartych o kompleksy wielordzeniowe i polimery koordynacyjne. Od właściwości magnetycznych pojedynczych kompleksów od funkcjonalnych magnetycznych sieci wielordzeniowych. Metodyka pomiarów magnetycznych.

Część I Rodzaje uporządkowań w ciałach stałych, materiały krystaliczne, ciekłokrystaliczne, amorficzne i kwazikrystaliczne. Główne typy struktur krystalicznych. Otrzymywanie materiałów o wysokiej czystości, techniki krystalizacji. Zarys metod badań strukturalnych mono- i polikrystałów. Stopień krystaliczności, tekstura i wielkość krystalitów w preparatach polikrystalicznych. Ilościowa i jakościowa analiza fazowa. Krystalograficzne bazy danych. Część II Elementy inżynierii krystalicznej polimerów koordynacyjnych z uwzględnieniem cząsteczek wielordzeniowych. Przykłady właściwości faz stałych opartych na jednordzeniowych i wielordzeniowych kompleksach jonów d i f ze szczególnym uwzględnieniem właściwości magnetycznych. Termodynamicznie trwałe szkielety wielordzeniowe. Wymienne sprzężenie magnetyczne przez mostki molekularne jako podstawa projektowania koordynacyjnych połączeń magnetycznych. Przykłady korelacji magneto-strukturalnych w cząsteczkach wielordzeniowych i polimerach koordynacyjnych. Podstawowe procedury pomiaru momentu magnetycznego w nowoczesnej magnetochemii (SQUID). Magnetyczne polimery koordynacyjne i cząsteczki wielordzeniowe jako baza do konstrukcji nowych materiałów multifunkcjonalnych.

Literatura obowiązkowa

1. A. Bielański, Podstawy Chemii nieorganicznej, wyd. 5, PWN 2003 2. U. Schubert, N. Husing, Synthesis of Inorganic materials, Wiley-VCH, 2000 3. L.E. Smart, E.A. Moore, Solid State Chemistry, 3rd ed. Taylor and Francis 2003 4. H.R. Alcock, Introduction to Materials Chemistry, Wiley, 2008, 5. Joan Ribas Gispert, Coordination Chemistry, Wiley 2008. 6. S.R.Batten, S.M.Neville, D.R.Turner, Coordination Polymers, RSC, 2009. 7. “Magnetism: Molecules to materials” series, ed. By J. S. Miller and M. Drillon, Wiley-VCH 2001-2003. 8. “Introduction to Physical Techniques in Molecular Magnetism: Structural and Macroscopic Techniques” edited by F. Palacio, E. Ressouche and J. Schweizer, Yesa Conference Proceedings 1999

Literatura uzupelniająca

1. D.Maspoch, D.Ruiz-Molina, J.Veciana, Old materials with new tricks: multifunctional open-framework materials, Chem.Soc.Rev.,2007, 36, 770-818. 2. Fujita, M., A. Powell, and C. Creutz, From the Molecular to the Nanoscale: Synthesis, Structure and Properties. Comprehensive Coordination Chemistry II. From Biology to Nanotechnology. Vol. 7. 2004, Amsterdam: Elsevier-Pergamon. 813.ch. 7.1,7.2, 7.3, 7.6, 7.13. 3. O. Sato, J. Tao, Y.-Z. Zhang, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 2152 – 2187.

W zakresie wiedzy:

CH1_W05.1: 1.Opis rodzajów uporządkowań w ciałach stałych, materiałów krystalicznych, ciekłokrystalicznych, amorficznych i kwazikrystalicznych. 2. Omówienie głównych typów struktur krystalicznych. 3. Omówienie otrzymywania materiałów o wysokiej czystości, techniki krystalizacji. 4. Opis metod badań strukturalnych mono- i polikryształów, z uwzględnieniem stopienia krystaliczności, tekstury i wielkości krystalitów w preparatach polikrystalicznych, ilościowej i jakościowej analizy fazowej, krystalograficznych baz danych. 5. Opis i projektowanie polimerów koordynacyjnych, rodzajów sieci koordynacyjnych, metod syntezy. 6. Omówienie polimerów koordynacyjne metali bloku d i 4f i rodzajów ligandów w konstrukcji polimerów koordynacyjnych. 7. Opis nieorganiczno-organicznych materiałów hybrydowych. 8. Omówienie właściwości polimerów koordynacyjnych: magnetyzmu, porowatości, niecentrosymetrycznych i chiralnych. 9. Opis materiałów wielofunkcyjnych

CH1_W05.2: Wykorzystanie podstawowych metod kwantowochemicznych z uwzględnieniem geometrii, symetrii i konfiguracji elektronowej do opisu struktury krystalicznej nieorganicznych materiałów molekularnych

CH1_W05.6: Stosowanie zasad i procedur inżynierii krystalicznej pod kątem uzyskiwania nowych materiałów odpowiadającym wymogom współczesnej nauki i technologii.

W zakresie umiejętności:

CH1_U01: Posiada umiejętność matematycznego opisu widm elektronowych, wyznaczania termów spektroskopowych, analizy diagramów Tanabe-Sugano jonów d- i f-elektronowychi obliczania momentu magnetycznego oraz stałej Curie magnetyków molekularnych

CH1_U02: posiada umiejętność pomiaru dyfraktometrycznego, zna zasady określania struktury krystalicznej, przeprowadzania analizy statystycznej oraz krytycznej oceny wiarygodności wyników.

CH1_U13: Potrafi samodzielnie przygotowywać się prezentacji, konwersatoriów i egzaminu, wykorzystując różnorodne materiały (zalecane i uzupełniające)

W zakresie kompetencji:

CH1_K01: potrafi uzasadnić wpływ aktualnej wiedzy, zrozumienia i utrwalenia nowoczesnej chemii materiałów molekularnych na dalszy przebieg studiów

CH1_K05: potrafi odpowiednio prowadzić dokumentację wyników doświadczalnych z pomiarów krystalograficznych i magnetycznych i ich interpretację oraz szczegółowo zapisać rozwiązania problemów obliczeniowych, w sposób umożliwiający innym studentom zrozumienie zastosowanej metody i sprawdzenie poprawności.

W zakresie wiedzy:

CH1_W05.1: egzamin

CH1_W05.2: egzamin

CH1_W05.6: egzamin

W zakresie umiejętności:

CH1_U01: dyskusje, opanowanie metod eksperymentalnych, sprawozdania, kolokwia

CH1_U02: dyskusje, opanowanie metod eksperymentalnych, sprawozdania, kolokwia

CH1_U13: dyskusje

W zakresie kompetencji:

CH1_K01: dyskusje

CH1_K05: sprawozdania