Významnou skupinou organických látek jsou látky, v nichž se v organickém řetězci střídají jednoduché a dvojné vazby, tzv. látky s konjugovanými vazbami. Jedná se o lineární i aromatické systémy, molekulární i polymerní, často s heteroatomy. Podél konjugovaných řetězců se mohou pohybovat nosiče nábojů – elektrony nebo díry, mohou taktéž přeskakovat na sousední řetězec v případě významného překryvu vlnových funkcí vazebných elektronů. Nosiče mohou být excitovány do vyšších orbitalů fotony a separovány, nastává tak vnitřní fotoelektrický jev, nebo mohou zpět rekombinovat, nastává luminiscence. Tyto vlastnosti jsou využívány ve fotovoltaice a displejích, dnes již komerčně vyráběných jako OLED, QLED i LCD obrazovky. Vhodné mechanické a povrchové vlastnosti, charakterizované jako biokompatibilita pak umožňují kontakt s mikroorganismy nebo živými tkáněmi a sledovat jejich životní funkce pomocí snímání vnitřního potenciálu buněk, zvláště u tzv. elektrogenních buněk, což jsou myocyty, kardiomyocyty a neurony. Lze rovněž tyto buňky elektricky stimulovat nebo řízeně diferencovat kmenové buňky.
Základními prvky vyrobenými na bázi organických polovodičů jsou elektroluminiscenční dioda (LED), fotovoltaický článek a organický elektrochemický tranzistor (OECT) jako senzor. Vyrábějí se tiskovými metodami jako vícevrstvé struktury na skleněné nebo polymerní folie PET, PEN nebo kapton.
Obsah přednášek.
1. Organické polovodiče, princip, funkce a aplikace
2. Emise záření z organických polovodičů a její aplikace ve světelných zdrojích a ektroluminiscenčních displejích.
3. Vnitřní fotoektrický jev v organických polovodičích a jeho aplikace ve fotovoltaice
4. Elektronika a senzorika na bázi organických polovodičů pro biomedicínské aplikace.
5. Technologie tisku organické elektroniky
Obeznámit učitele s nejmodernějšími přístupy k detekci částic v mikrosvětě a ukázat užitečnost a důležitost těchto měření, na která ČR jen do CERNu přispívá už 15 let cca 80 milionů Kč ročně. Přiblížit důvody, proč se musí budovat tak drahá a náročná měřící zařízení, jak fungují, co měří a co je tím demonstrováno. (1h)
Ukázat, proč je důležité žákům a studentům tyto věci předkládat a jejich návaznost na celkové představy o uspořádání mikro- a makrosvěta. Přiblížit a zpřístupnit dobrou argumentaci a faktografii nejen učitelům fyziky, ukázat vědeckou metodu práce a rozlišit to od různých jiných přístupů nevědeckých a tzv „meta-fyzikálních“. Nejedná se jen o samotná výsledná měřící zařízení, ale o vědeckou metodologii v praxi a o důležitost ukázat sepětí vědy s její metodami. (6h)
Diskuse nad částicemi, jejich měřitelností, nad tím, co pro nás jejich existence znamená, a zda a jak je možné toto téma přiblížit žákům a studentům (1h).
Obsah:
1. Zlehka úvodem: částice, proč o nich vědět
2. Tvrdě na věc: pokud jsou, měřme je!
3. Ještě tvrději na věc: měříme!
4. Relaxace: hlavní části detektoru
5. Do hloubky: co všechno se řeší pro dráhový detektor
6. Závěrečná exkurze: po některých experimentech
7. Závěr
Historické i současné představy o Slunci. Slunce, jeho charakteristiky, složení a struktura. Chod teploty a hustoty, chemické složení. Termonukleární reakce, sluneční neutrina. Přenos záření, radiace, konvekce. Slunce jako zdroj téměř veškeré energie na Zemi. Časový vývoj a budoucnost Slunce.
Slunce a Země jako nebeská tělesa, pozemské denní a roční rytmy vyplývající z pohybů Země, Měsíce, a Slunce, slapové jevy, soumrak, atmosférická refrakce, zářící noční oblaka. Přísloví a pověry spojené s pohybem nebeských těles. Časová rovnice, sestrojení slunečních hodin a analemy.
Polarizace slunečního záření, vlastnosti polarizovaného světla, měření magnetického pole plazmatu, využití polarizace v pradávné navigaci na moři, v mořském rybolovu, měření koncentrace cukerného roztoku.
Sluneční aktivita a její vliv na Zemi. Sluneční magnetismus, sluneční dynamo. Sluneční skvrny, erupce, protuberance, výrony koronální hmoty, geomagnetické bouře. Cykly sluneční aktivity. Zakládání slunečních observatoří v době 2. světové války. Vlivy na ionosféru. Monitorování a předpovědi sluneční a geomagnetické aktivity. Super erupce na magnetických hvězdách červení trpaslíci 3000 K dalekohledem Kepler. 104 mohutnější než na Slunci, 1036 erg. Erupce tvoří až 8 procent jasu hvězdy. Rizika sluneční aktivity pro člověka a technickou civilizaci.
Pozorování Slunce pozemskými i kosmickými přístroji v různých spektrálních oborech. Vyzařovací funkce Slunce. Radiové, mikrovlnné, infračervené, optické, ultrafialové, rentgenové pozorování Slunce. Dalekohledy, spektrografy, interferometry, sluneční seismologie. Mezinárodní spolupráce a projekty. Účast a výsledky vědců z ČR při výzkumu Slunce. Zakreslování slunečních skvrn, camera obscura, duha a atmosférické lomové a ohybové jevy. Jednoduchý spektrograf z CD.
Proměnlivý tvar sluneční korony. Přirozená i „umělá“ zatmění slunečního disku. Pozemské expedice, PROBA 3 -experiment pro stálé monitorování sluneční koróny při umělém zatmění. Let dvou satelitů v přesné formaci. Vzdálenost satelitů 150 m, přesnost na dráze plus/minus 5 mm. Rozptýlené světlo 2 x 10-4. Slunce jako inspirátor ve vědě, technice i v kultuře. Možnosti pozorování Slunce při školní výuce, bezpečnost při pozorování.
Každému tématu věnovat jednu až dvě vyučovací hodiny s maximálním zapojením posluchačů v diskusi.
Přednášky úvodem podávají historický přehled teoretické předpovědi a observačního objevu rozpínání vesmíru, následně podpořeného klíčovou detekcí mikrovlnného kosmického záření a později teorií tzv. nukleosyntézy Velkého třesku. Pokračují prezentací tzv. Lambda-CDM modelu, v současnosti privilegovaného scénáře vývoje vesmíru, v němž dominují dvě hypotetické složky, temné hmota a temná energie.
V závěrečné části je podán vývoj kosmické struktury od fluktuací mikrovlnného záření po dnešní rozložení galaxií, jejich kup, superkup a stěn v tzv. kosmické pavučině.
Kapitoly:
1. Kosmologický princip
2. Rozpínání vesmíru – Friedmannova a Lemaîtrova předpověď
3. Rozpínání vesmíru – Hubbleův objev; Hubbleův zákon
4. Velký třesk
5. Mikrovlnné záření jako potvrzení Velkého třesku
6. Primordiální nukleosyntéza
7. Temná hmota
8. Temná energie a zrychlená expanze
9. Lambda-CDM model
10. Anizotropie mikrovlnného záření
11. Kosmická struktura a její vývoj, budoucnost vesmíru
Bodový scénář:
Stručný úvod do současné metodologie vědy (2 h)
vědecká metoda – hypotéza a její testování; nejistota poznání jako základní nástroj při získávání vědeckého poznání; vědecké poznání jako systematické rozvíjení intuitivního poznání; kognitivní omezení v procesu získávání poznání
Věda a společnost – nový druh gramotnosti (2 h)
vědecká gramotnost – zásadní vliv vědeckých poznatků a jejich povahy na běžný život každého z nás – co je škodlivé a co není, a proč tomu tak je; vztah vědy a vzdělávání; osobní postoje k vědeckým poznatkům jako společenskotvorným činitelům (odpíračtví HIV-AIDS, očkování, fluoridace vody, GMO, atp.)
Jak skloubit klasickou znalostní výuku a výuku vědecké gramotnosti (3 h)
využití konkrétních příkladů z životní praxe a z historie získávání vědeckých poznatků v kombinaci s probíraným učivem – vybrané příklady z fyziky (např. vývoj modelu Sluneční soustavy), chemie (např. vývoj modelu atomu) i biologie (např. vývoj modelu vzniku života); povědomí o tom, jak je poznatek získán, zvyšuje jeho společenskou i osobní přijatelnost i přes jeho obtížnou srozumitelnost
Způsoby uspořádání stavebních částic v pevných látkách (krystaly, kvazikrystaly, nanokrystaly, látky parakrystalické, látky amorfní, skla)
Ideální krystal (mříže, mřížové vektory, základní buňky, krystalové soustavy)
Symetrie (prvky a operace symetrie, bodové grupy symetrie, prostorové grupy symetrie)
Jak získat informaci o struktuře krystalických látek? (Interakce Rentgenova ráření s hmotou, Ewaldova konstrukce, difrakční metody)
DESCARTES, v.o.s. si vyhrazuje právo změnit termín konání akce, pokud bude nutné. O změně termínu se účastníci dozví s dostatečným časovým předstihem prostřednictvím pozvánky.
