DA0344 Nanofotonika

Kods DA0344
Nosaukums Nanofotonika
Statuss Obligātais/Ierobežotās izvēles
Līmenis un tips Augstākā līmeņa, Akadēmiskais
Tematiskā joma Fizika
Struktūrvienība Dabaszinātņu un tehnoloģiju fakultāte
Mācībspēks Andris Ozols
Kredītpunkti 6.0
Daļas 1
Anotācija Nanofotonika (jeb nanooptika) ir zinātne par optiskajām parādībām nanometru izmēru telpiskajā apgabalā un to izmantošanu. Tā ir radusies 20.g.s. beigās, apvienojoties fotonikai un nanotehnoloģijām.Tā aplūko optiskā starojuma koncentrāciju, vielas koncentrāciju un optiskās parādības nanometru apgabalā. Nanofotonikai ir vairākas nozares, kuras tiek aplūkotas šajā studiju kursā – tuvā lauka mikroskopija, materiāli ar kvantu ierobežojumiem, plazmonika, optisko nanomateriālu sintēze un izpēte, molekulārās nanostruktūras, nanokompozītu fotoniskās ierīces, nelinārā nanooptika, optiskā nanolitogrāfija, biomateriāli nanofotonikai. Bez tam studiju kursā tiks aplūkoti arī tādi fundamentāli jautājumi kā fotonu un elektronu lokalizācija un kooperatīvie efekti, enerģijas pārnese, kvantu pāreju nanokontrole. Sevišķa uzmanība tiek pievērsta nanofotonikas lietišķajai pusei – nanofotoniskajām ierīcēm un pētniecības metodēm..
Studiju kursa saturs
Saturs Pilna un nepilna laika klātienes studijas Nepilna laika neklātienes studijas
Kontaktstundas Patstāvīgais darbs Kontaktstundas Patstāvīgais darbs
Ievads nanofotonikā. Nanofotonikas priekšmets, nanofotonikas nozares. 2 3 0 0
Nanofotonikas pamati. Fotoni un elektroni. Nanomēroga optiskās parādības. Nanomēroga elektronu mijiedarbe ar fotoniem. No 6 kontaktstundām 3 būs prakt.d. stundas. 6 9 0 0
Optikas īpatnības tuvajā laukā. Tuvā lauka optiskā mikroskopija. Atomu nanoskopija. No 4 kontaktsundām 1 būs prakt.d. stunda. 4 6 0 0
Materiāli ar kvantu ierobežojumiem. Kvantu bedres, vadi, punkti un aploces neorganiskos pusvadītājos. No 4 kontaktsundām 2 būs prakt.d. stundas. 4 6 0 0
Kvantu ierobežojumu ietekme uz optiskajām īpašībām. Kvantu pāreju nanokontrole. Vienfotonu kvantu punktu starotāji. No 4 kontaktstundām 1 būs prakt.d. stunda. 4 6 0 0
Plazmonika. Jēdziens par plazmoniem. Optiskie virsmas plazmoni. Plazmonikas nanostruktūras. Zemviļņu atveru parādības. 6 9 0 0
Virsmas plazmoni optiskajos diskos. Rimstošo viļņu hologrāfija ar plazmonu starpniecību. No 4 kontakstundām 2 būs prakt.d. stundas. 4 6 0 0
Optisko nanomateriālu sintēze un izpēte. Sintēzes metodes. Nanostruktūru pašizveide. No 4 kontaktsundām 1 būs prakt.d. stunda.. 4 6 0 0
Optisko materiālu molekulārās nanostruktūras. Nanostrukturētie polimēri, molekulārās mašīnas, dendrimeri. 4 6 0 0
Nanokompozīti fotonikai. Nanokompozītu viļņvadi. Nanolāzeri, izkliedes lāzeri. No 4 kontaktstundām 2 būs prakt.d. stundas. 4 6 0 0
Oglekļa nanocauruļu gaismas starotāji un uztvērēji Nanoantenas. Nanomateriāli informācijas optiskajam ierakstam. 4 6 0 0
Nelineārā nanooptika. Nanokompozīti nelineārajā optikā. No 4 kontaktsundām 2 būs prakt.d. stundas. 4 6 0 0
Optiskā nanolitogrāfija. Divfotonu un tuvā lauka metodes. Plazmonu izmantošana. Nanodrukāšana. 4 6 0 0
Azosavienojumu kontrolēta fototransformācija nanolīmenī. Tilpuma dinamiskie hologrāfiskie režģi. No 4 kontaktstundām 2 būs prakt.d. stundas. 4 6 0 0
Biomateriāli nanofotonikā. Analogie biomateriāli. Baktērijas kā bionanosintezatori. 4 6 0 0
Nanofotonika biotehnoloģijā un nanomedicīnā. Nanodaļiņas optiskajā diagnostikā un mērķētajā terapijā. 2 3 0 0
Kopā: 64 96 0 0
Mērķis un uzdevumi, izteikti
kompetencēs un prasmēs 		Studiju kursa mērķis ir dot iespēju studentam kļūt kompetentiem nanofotonikā. Studiju kursa uzdevumi ir sniegt studentam pamatzināšanas nanofotonikā, attīstīt spēju orientēties nanofotonikas jautājumos un izmantot iegūtās zināšanas tālākajā zinātniskajā un praktiskajā darbā nanofotonikā.
Sasniedzamie studiju
rezultāti un to vērtēšana 		Spēj identificēt nanostruktūras, kur izpaužas optisko parādību atšķirība no mikro un makromēroga. - Pārbaudes veidi: praktiskie darbi (kontroldarbi, mājas darbi, referāti) un eksāmens. Kritēriji: students brīvi orientējas optiskajās. nanostruktūrās, pārzina kvantu fizikas likumsakarības.
Spēj klasificēt un analizēt kā nanofotonikas sistēmiskās sakarības, tā arī aprakstīt konkrētas to izpausmes. - Pārbaudes veidi: praktiskie darbi (kontroldarbi, mājas darbi, referāti) un eksāmens. Kritēriji: students klasificē un analizē nanofotonikas likumsakarības dotajās situācijās.
Spēj izprast nanofotonisko ierīču (piemērama, nanolāzeru, tuvā lauka mikroskopa, plazmonu filtru) darbību un novērtēt attiecīgo komerciālo ierīču raksturlielumus. - Pārbaudes veidi: praktiskie darbi (kontroldarbi, mājas darbi, referāti) un eksāmens. Kritērijs: students reāli novērtē konkrētas nanofotonikas ierīces veiktspēju.
Kā izpildītājs spēj piedalīties projektos, kuros tiek pētītas materiālu nanofotoniskās īpašības un kuros tiek izstrādātas nanofotoniskās ierīces. - Pārbaudes veidi: praktiskie darbi (kontroldarbi, mājas darbi, referāti) un eksāmens. Kritērijs: students spēj atrisināt nanofotonikas uzdevumu.
Studiju rezultātu vērtēšanas kritēriji
Eksāmens - 50%
Praktiskie darbi - 50%
 
Priekšzināšanas Nepieciešamas ir priekšzināšanas par elektromagnētiskajiem viļņiem (ieskaitot Maksvela vienādojumus), fizikālajā optikā, sevišķi jautājumos par interferenci un difrakciju, kvantu optikā un kvantu mehānikas pamatjautājumos fizikas kursa ietvaros. Brīvi jāorientējas diferenciāl – un integrālrēķinos. Jāzina vielas ķīmiskās uzbūves jautājumi.
Studiju kursa plānojums
Daļa KP Stundas Pārbaudījumi
Lekcijas Prakt. d. Lab. Ieskaite Eksāmens Darbs
1 6.0 48.0 16.0 0.0 *
Pieteikties uz šo kursu
[Kursa apraksts PDF formātā]