Faglig innhold

Introduction to nanotechnology and working at the nanoscale. Definitions, typical phenomena and laws. Insight and examples from nanomaterials, bionanotechnology, nanofysics and nanomedicine.

Introduction to material science and technology. Metals, polymers, ceramics, glass and carbon materials, structure and properties. Sustainabilty within nanotechnology and material science.

Atomic structure and interatomic bonding. Structure of crystalline solids. Defects and dislocations.

Nanofabrication, simple lithography.

Mechanical properties, elastic and plastic deformation. How mechanical properties can be engineered by external forces (temperature, light, hardening) and used for nanoapplications.

Experimental techniques: SEM (theoretical) and AFM (practical).

This course is part of the engineering ladder in Nanotechnology.

Læringsutbytte

Kunnskap:

• Definere og reflektere over begrensningene og mulighetene til nanoteknologi som forsknings- og utviklingsfelt.
• Diskutere sammenhenger mellom nanovitenskap og tradisjonelle disipliner som fysikk, kjemi, biologi og materialvitenskap.
• Forklare livssykluser for materialer, med særlig vekt på resirkulering i et bærekraftig samfunn og kompleksiteten til nanokomponenter.
• Forklare hvordan materialenes egenskaper henger sammen med kjemisk sammensetning, atomstruktur og mikrostruktur.
• Forklare de mest grunnleggende fakta om de mest brukte metallene og deres legeringer, keramer og polymere, og hvordan egenskapene er knyttet til kjemi, struktur og størrelse.
• Beskrive mekaniske egenskaper og hvordan de påvirkes av defekter og dislokasjoner under elastisk og plastisk deformasjon. Forskjellen mellom makroskala og nanoskala.
• Forklare de underliggende mekanismene ved litografi og forskjellen på strukturer i makroskala versus nanoskala.

Ferdigheter:

Bruke skaleringslover for å forutsi egenskaper til materialer på nanoskala.

Beregne karakteristika for enkle krystallstrukturer.

Sammenligne materialer for bruk i ulike applikasjoner. Bestemme kriterier for sammenligning og prioritering (f.eks. pris, bærekraft, egenskaper). Finne relevante data i tabeller, skissere relevante data i grafer og programmere enkle prosedyrer. Argumentere muntlig og skriftlig for materialvalg.

Utføre enkle litografitrinn ved bruk av spin-coater, fysiske masker og fremkalling.

Utføre enkel topografikarakterisering og måling av mekanisk kraft på makroskopiske strukturer ved hjelp av Atomic Force Microscopy.

Bruke programmering til å lage masker for litografi.

Lage funksjonelle laboratoriejournaler.

Læringsformer og aktiviteter

Læringsmetoder og aktiviteter

Emnet er prosjektbasert.

Forelesninger og case (56 timer), obligatoriske øvinger 5/8 (16 timer), obligatorisk lab med laboratoriejournal (16 timer) og selvstudium (120 timer). Én av de 8 øvingene er gruppearbeid og obligatorisk for emnet.

Obligatoriske arbeidskrav

Øvinger

Laboratoriearbeid med laboratoriejournal

Obligatoriske aktiviteter

• Labjournal
• Øvinger

Kursmateriell

William D. Callister Jr., David G. Rethwisch: Materials Science and Engineering, 10. ed., John Wiley og Sons Inc, 2020.

In addition articles that will be given at the start of the semester.