Μάθημα : Χημεία Υλικών

Αυτό το τμήμα του μαθήματος αναφέρεται σε μια σειρά υλικών που δεσπόζουν στην καθημερινότητα μας και συνήθως αποτελούν επιτεύγματα της επιστήμης με διεθνείς αναγνωρίσεις και βραβεία. Θα αναφερθούμε στη σύνθεση, μελέτη και εφαρμογή των υλικών με κέντρο την Ανόργανη Χημεία και στόχο ο φοιτητής να γνωρίσει αυτό το ευρύ πεδίο της Χημείας. Οι σειρές υλικών που θα αναπτυχθούν αφορούν στα κεραμικά υλικά (οξείδια, καρβίδια, νιτρίδια, βορίδια) συμπεριλαμβανομένων των οπτικών ανόργανων υλικών και των αγώγιμων ανοργάνων υλικών (μονωτές, ημιαγωγοί, αγωγοί). Στα νανοσωματίδια και στις εφαρμογές τους. Στα οπτικά μη γραμμικά υλικά συμπεριλαμβανομένων των φωτοευαισθητοποιητών. Στα βιομιμητικά υλικά συμπεριλαμβανομένων των συμπλόκων με εφαρμογές στην ιατρική (π.χ. MRI agents, ραδιογνωστικά υλικά). Στα ανόργανα και υβριδικά (πολυμερή ή βιοπολυμερή/ανόργανα) νανοδομημένα/νανοπορώδη υλικά. Στα αεροπηκτώματα (aerogels). Θα αναπτυχθούν συνθετικές μέθοδοι και μέθοδοι χαρακτηρισμού, θα συζητηθεί η σχέση νανοδομής/ιδιοτήτων και θα παρουσιαστούν εφαρμογές των υλικών αυτών στην τεχνολογία, το περιβάλλον, τη βιοϊατρική και την ενέργεια. 

Το τμήμα αυτό του μαθήματος, πραγματεύεται μία σειρά από οικογένειες οργανικών υλικών που έχουν τα τελευταία χρόνια παίξει εξαιρετικά σημαντικό ρόλο σε πολλά διαφορετικά επιστημονικά και τεχνολογικά πεδία. Αυτό καταδεικνύεται, μεταξύ άλλων, από μία σειρά βραβείων Nobel που έχουν απονεμηθεί για τα εν λόγω υλικά και διεργασίες, όπως τα βραβεία Nobel Χημείας 1987 (υπερμοριακή χημεία) και 1996 (φουλερένια) και το βραβείο Nobel Φυσικής 2010 (γραφένιο). Τα υλικά στα οποία θα αναφερθούμε συμπεριλαμβάνουν τις αλλοτροπικές μορφές του άνθρακα (φουλερένια, νανοσωλήνες άνθρακα, γραφένιο, νανοταινίες γραφενίου) και τις νανοκουκίδες άνθρακα. Επίσης θα συζητηθούν περιληπτικά οι βασικές αρχές της υπερμοριακής χημείας, της μοριακής αναγνώρισης, των συμπλόκων εγκλεισμού και των αλληλεπιδράσεων ξενιστού-ξενιζομένου μορίου, καθώς και τα οργανικά υλικά για μεταφορά φαρμακευτικών ουσιών, οι μοριακές μηχανές, οι νανοαντιδραστήρες, και οι νανοδιακόπτες.

Το μάθημα πραγματεύεται τα παρακάτω γνωστικά πεδία: 1. Πολυμερικά Νανοσωματίδια α. Νανοαντιδραστήρες β. Νανοδοχεία και γ. Νανομεταφορείς που σχηματίζονται από αμιγώς πολυμερικά υλικά 2. Νανοσύνθετα (Υβριδικά) Υλικά: α. Πολυμερή/Ανόργανα Νανοσωματίδια (Au, Ag, SiO₂, CdSe, CdTe, Fe₃O₄, Fe₂O₃) β. Πολυμερή/Επίπεδα Aνόργανα Υποστρώματα (clay, mica) γ. Πολυμερή/Αλλοτροπικές μορφές Άνθρακα (Fullerenes, Carbon Nanotubes, Graphene and Graphene Nanoribbons)