Neformálně o nanotechnologiích

Na této stránce najdou uchazeči o studium bakalářského oboru Nanotechnologie méně formální odpovědi na své otázky.

O čem jsou nanotechnologie

Nanotechnologie jsou vědeckým a technickým oborem, který se věnuje objektům s typickými velikostmi 1 až 100 nm. To znamená, že „leží‟ třeba mezi atomární fyzikou (ale i chemií atd.) a klasickou fyzikou, která pracuje s objekty mnohem většími. Do stejné oblasti velikostí  patří také biomolekuly, kterým se věnuje molekulární biologie. Ale narozdíl od ní se nanotechnologie věnují převážně uměle vytvořeným systémům, i když se ze světa přírodních systémů značně inspiruje. Nanotechnologie jsou skutečným interdisciplinárním oborem.

Podstatná na nanotechnologiích není velikost objektů, ale skutečnost, že tyto objekty mají jiné vlastnosti, než velké objekty, a proto mohou vést k zajímavým aplikacím. Například velikost srovnatelná s biomolekulami může vést k novým aplikacím a přístupům v medicíně.

V populárních knihách, článcích, na webu atd. lze nalézt spoustu informací o tom, co by nanotechnologie mohly nabídnout, ale je třeba si uvědomit, že mnoho těchto zdrojů si nedělá těžkou hlavu s tím, jak toho dosáhnout. Tím má být řečeno, že současný stav nanotechnologií je za těmito fantaziemi hodně pozadu a jejich výsledky mohou - ve srovnání s nimi - vypadat poněkud fádně. To ale neznamená, že jsou nanotechnologie nudné, nebo dokonce nevyužitelné. Jen nás - ale hlavně vás - čeká ještě hodně práce.

Pro koho je studium vhodné

Mnoho vědců, kteří dnes pracují v oblasti nanotechnologií, vystudovalo a mají své zázemí ve vědeckých oblastech jako je fyzika, chemie, biochemie, molekulární biologie atd. To se ale bohužel promítá i do způsobu jejich práce a myšlení. I proto vznikají nové nanotechnologické studijní obory, které se snaží své absolventy formovat interdisciplinárním způsobem. Bakalářské studium Nanotechnologií, které je garantováno naší katedrou, je vhodné pro uchazeče, kteří se nebojí fyziky a mají sympatie pro neživou přírodu. Je to dáno tím, že žádné studium přece jen není schopno zachytit celou šíři interdisciplinárních oborů a musí respektovat vědecké a akademické zázemí garantujícího pracoviště. Největší důraz v našem studiu klademe na fyzikální stránku, doplněnou o chemickou (převážně anorganickou a obecnou chemii).

Je ale důležité upozornit, že u uchazečů nepředpokládáme rozsáhlé znalosti fyziky a není třeba, aby měli fyziku ve všech ročnících středoškolského studia.

Studentům, kteří mají zájem výhradně o chemickou stránku nanotechnologií, by možná mohlo lépe padnout bakalářské studium Nanomateriálové chemie.

Kde pak najdu uplatnění

V současné době jsou nanotechnologie žhavou oblastí vědy - a jako takové jsou podporovány řadou grantů ze státních peněz. V České republice vzniklo při univerzitách a dalších institucích spousta nových pracovišť, která hledají nové pracovníky. Pro uchazeče o studium, kteří se odborníky stanou až po pár letech, je však určitě zajímavější, že tato pracoviště často mají jako podmínku tzv. udržitelnost, to znamená, že musí v činnosti pokračovat po delší dobu. Takže stále lze očekávat zájem o nové pracovníky, i když určitě menší než dnes. Dá se říci, že každá veřejná vysoká škola v ČR má alespoň jedno pracoviště, které se nanotechnologiím věnuje.

Mezi velká moravská vědecká centra, která se mimo jiné věnují nanotechnologiím, patří např.

Nanotechnologie jsou ale zajímavé také pro průmysl. I když postavení vědy v českém průmyslu není takové, jaké by mělo být a není srovnatelné se zahraničím, spousta českých podniků dnes zkoumá, jak by mohly nanotechnologie využít ve svých výrobcích či službách. Někteří jsou zatím jenom ve fázi výzkumných grantů, financovaných z veřejných i soukromých peněz, někteří už mají své nanotechnologické laboratoře a někteří už mají na trhu i výrobky obsahující nanotechnologie.

Na postupné pronikání nanotechnologií do průmyslu musí reagovat i státní správa, takže pracovní místa se mohou ve veřejné sféře objevovat i mimo školství a vědu. Příkladem může být Český metrologický institut či Státní zdravotní ústav.

Neúplný, ale rozsáhlý přehled „nanopracovišť‟ lze najít například na stránkách nanotechnologie.cz. Další přehled je možné získat například ze seznamu účastníků české mezinárodní konference Nanocon.

Škála pracovišť a možných zaměstnání v ČR je tedy relativně široká a dá se předpokládat  dobrá možnost uplatnění. Je ovšem třeba poznamenat, že výsledek záleží pouze na schopnostech studenta a také na jeho aktivitě během studia. Část našich absolventů může najít zaměstnání i přímo na naší univerzitě.

Pro studenty s „celosvětovým rozhledem‟ jenom poznamenáme, že nanotechnologie v zahraničí jsou podporovány ještě aktivněji než u nás. A olomoucké centrum RCPTM má vazby a spolupráce s celou řadou významných zahraničních pracovišť.

Jaká je organizace studia

Bakalářské studium probíhá běžným semestrálním způsobem. V rámci přednášek studenti povinně projdou:

  • úvodním kurzem fyziky (včetně kvantové fyziky) na úrovni o něco jednodušší, než jakou mají studenti Aplikované fyziky, doplněným příslušnými praktiky,
  • úvodním kurzem matematiky, orientovaným hlavně na „praktickou‟ matematiku, využitelnou ve fyzice,
  • úvodním kurzem anorganické a obecné chemie,
  • přednáškami zaměřenými na měření a charakterizaci materiálů,
  • přednáškami zaměřenými na základy nanotechnologií a
  • nanotechnologickým praktikem.

V rámci volitelných předmětů se mohou více seznámit např. s elektronikou, měřicími systémy, kvantovou chemií a dalšími, dle své volby.

Absolvováním tří let studia by studenti měli mít základní ponětí o vlastnostech a chováních, které nanosystémy odlišují od makrosvěta, o přípravě a aplikacích nanotechnologií a měli by mít praktické zkušenosti s přípravou nanosystémů a s obsluhou vybraných přístrojů.

Důležitou částí studia je příprava bakalářské práce. Její téma si student volí s ohledem na své zájmy a domluvu s vyučujícím/školitelem a většinou pokrývá oblast, na kterou je zaměřená vědecká činnost univerzity. Typická témata se pohybují v oblastech jako jsou

  • chemická příprava nanočástic, nanovrstev, nanokopozitů,
  • aplikace nanosystémů ve vybraných oblastech,
  • charakterizace nanosystémů pomocí vybraných technik,
  • matematické simulace chování a vlastností nanosystémů,
  • vývoj měřicích technik pro charakterizaci nanosystémů.

Bakalářské práce většinou bývají experimentální, ale mohou mít i charakter  teoretický nebo literárního přehledu.

Kde se dělají bakalářské práce?

Většina baklářských prací probíhá na následujících pracovištích:

  • katedra experimentální fyziky - např. práce zaměřené na vývoj měřicích technik a simulace,
  • Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů  - zde je možné realizovat téměř všechna témata (na provozu centra se podílí pracovníci všech ostatních pracovišť a další),
  • společná laboratoř optiky - práce zaměřené na nanofotoniku a optické metody,
  • katedra fyzikální chemie - práce zaměřené na chemické syntézy, či molekulární modelování.

Kromě toho mohou být vybrané práce prováděny ve spolupráci s dalšími pracovišti Univerzity Palackého, ale i jiných institucí, případně i komerčních partnerů. Tato situace je ale běžnější spíše u diplomových prací.

Ukázky témat úspěšně obhájených magisterských diplomových prací
    • EDX analýza nanopráškových materiálů
    • In vitro studie mezenchymálních kmenových buněk značených magnetickými nanočásticemi
    • Charakterizace práškových nanomateriálů metodou sorpce plynu
    • Studium interakce kyseliny glutamové a glutaminu s povrchem Ag nanočástic prostřednictvím metod vibrační spektroskopie
    • Příprava optimalizovaných magnetických adsorbentů pro separaci cílových analytů
    • Tepelná transformace Fe(CO)3
    • Nestechiometrie nanočástic γ-Fe2O3 a Fe3O4 a její projev v jejich magnetických vlastnostech
    • Syntéza nanočástic elementárního železa a modifikace jejich povrchu.

Co po bakaláři?

Po bakalářském studiu můžete pokračovat v magisterském studiu Nanotechnologií, které grantuje stejné pracoviště. Toto studium je už ale více profilováno a jeho významnou chrakteristikou je skutečnost, že posledních pět týdnů každého semestru je věnováno laboratorní praxi.

No a na konec mohou ti nejlepší studovat i doktorské studium zaměřené na nanotechnologie, ale pod hlavičkou oboru Aplikovaná fyzika.