Mikro/nano tehnologije in strukture

Opis predmeta

Osnove mikro/nano tehnologij in struktur – definicije, principi, klasifikacije.

Osnovne mikro/nano strukture: senzorji, aktuatorji, mikroreaktorji, mikrofluidni čipi, »lab-on-chip« sistemi, mikro/nano pozicionerji in druge podobne strukture.

Pregled mikro/nano tehnologij: mikroobdelava, mikroelektronske tehnologije, depozicije, jedkanje, LIGA, žrtvovani film, laserske aplikacije, zatesnitev odprtin, bondiranje substratov, zapiranje v ohišja, izdelava 3D struktur, nanocevke itd.

Analogna obdelava signalov: osnove vezij, vezja z operacijskimi ojačevalniki (instrumentacijski ojačevalnik, seštevalni ojačevalnik, nabojni ojačevalnik), izvori (tok, napetost, band gap reference), filtri, komparatorji in Schmittov prožilnik, analogni pretvorniki (tok/napetost /naboj/frekvenca) itd.

Digitalna obdelava signalov: osnovni sklopi, diskretizacija signala, vzorčno-zadrževalna vezje, digitalno-analogni in analogno-digitalni pretvorniki in drugo.

Pregled mikro/nano struktur in aplikacij: Senzorji (bio/kemični senzorji, piezoresistivni senzorji, piezoelektrični senzorji, piroelektrični senzorji, kapacitivni senzorji, resonančni senzorji, termoelektrični senzorji, radiacijski senzorji, magnetni senzorji, senzorji z optičnimi vlakni, itd.), aktuatorji (termični, kapacitivni, piezoelectrični, itd.), mikrofluidični čipi, mikroreaktorji, lab-on-chip, Mikro/Nano pozicionerji itd.

Napredne mikro/nano tehnologije in strukture.

Simulacijska orodja za analizo in načrtovanje (SPICE simulacije, metoda končnih elementov in večfizikalne simulacije, metoda Monte Carlo)

Cilji in kompetence

Osnovni namen predmeta je posredovati udeležencem pregled novih pristopov, principov, tehnologij, struktur in aplikacij na področju mikro/nano tehnologij in struktur.

Metode poučevanja in učenja

Osnovna teoretska znanja so podana v obliki predavanj, medtem ko so praktična znanja podana v obliki laboratorijskega dela, seminarjev in projektov.

Predvideni študijski rezultati

Predvideni študijski rezultati predmeta vključujejo obvladovanje osnovnih pojavov, dizajnov, realizacij in aplikacij ter osnovnih elektronskih vezij na področju mikro/nano tehnologij in struktur.

Reference nosilca

Doc. dr. Samo Penič

– S. Penič, L. Mesarec, M. Fošnarič, L. Mrówczyńska, H. Hägerstrand, V. Kralj-Iglič, A. Iglič. Budding and fission of membrane vesicles: a mini review. Frontiers in Physics, ISSN. 2020, doi: 10.3389/fphy.2020.00342

– GRAZIANO, Brian R., TOWN, Jason P., SITARSKA, Ewa, NAGY, Tamas L., FOŠNARIČ, Miha, PENIČ, Samo, IGLIČ, Aleš, KRALJ-IGLIČ, Veronika, GOV, Nir S., DIZ-MUÑOZ, Alba, WEINER, Orion D. Cell confinement reveals a branched-actin independent circuit for neutrophil polarity. PLoS biology, ISSN 1545-7885. [Online ed.], 2019, vol. 17, iss. 10, str. 1-34, ilustr. https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3000457, doi: 10.1371/journal. pbio.3000457. [COBISS.SI-ID 5728875], [JCR, SNIP]

– FOŠNARIČ, Miha, PENIČ, Samo, IGLIČ, Aleš, KRALJ-IGLIČ, Veronika, DRAB, Mitja, GOV, Nir S. Theoretical study of vesicle shapes driven by coupling curved proteins and active cytoskeletal forces. Soft matter, ISSN 1744-6848, 2019, vol. 15, 26, str. 5319-5330, doi: 10.1039/c8sm02356e. [COBISS.SI-ID 5646187],

– PENIČ, Samo, IGLIČ, Aleš, BIVAS, Isak, FOŠNARIČ, Miha. Bending elasticity of vesicle membranes studied by Monte Carlo simulations of vesicle thermal shape fluctuations. Soft matter, ISSN 1744-683X, 7 Jul. 2015, vol. 11, no. 25, str. 5004-5009, ilustr. http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2015/sm/c5sm00431d?page=search, doi: 10.1039/C5SM00431D. [COBISS.SI-ID 11044180]

– RESNIK, Drago, VRTAČNIK, Danilo, ALJANČIČ, Uroš, MOŽEK, Matej, PENIČ, Samo, AMON, Slavko. Influence of mechanical stress on adhesion properties of DC magnetron sputtered Ti/NiV/Ag layers on n+Si substrate. Microelectronic engineering, ISSN 0167-9317. [Print ed.], Jul. 2008, vol. 85, no. 7, str. 1603-1607, ilustr. [COBISS.SI-ID 6523476]

– MESAREC, Luka, GÓŹDŹ, Wojciech, KRALJ, Samo, FOŠNARIČ, Miha, PENIČ, Samo, KRALJ-IGLIČ, Veronika, IGLIČ, Aleš. On the role of external force of actin filaments in the formation of tubular protrusions of closed membrane shapes with anisotropic membrane components. European biophysics journal, ISSN 0175-7571, 2017, vol. 46, iss. 8, str. 705-718, ilustr. http://link.springer.com/article/10.1007/s00249-017-1212-z, doi: 10.1007/s00249-017-1212-z. [COBISS.SI-ID 11740500]

– PENIČ, Samo, FOŠNARIČ, Miha, MESAREC, Luka, IGLIČ, Aleš, KRALJ-IGLIČ, Veronika. Active forces of myosin motors may control endovesiculation of red blood cells. Acta chimica slovenica, ISSN 1580-3155. [Spletna izd.], 2020, vol. 67, no. , str. 1-8, ilustr. https://journals.matheo.si/index.php/ACSi/article/view/5863/2503, doi: 10.17344/acsi.2020.5863. [COBISS.SI-ID 12869460]

– MESAREC, Luka, FOŠNARIČ, Miha, PENIČ, Samo, KRALJ-IGLIČ, Veronika, KRALJ, Samo, GÓŹDŹ, Wojciech, IGLIČ, Aleš. Numerical study of membrane configurations. Advances in condensed matter physics, ISSN 1687-8108, 2014, vol. 2014, art. ID 373674, str. 1-7, ilustr. http://dx.doi.org/10.1155/2014/373674, doi: 10.1155/2014/373674. [COBISS.SI-ID 10880596]

– PEČAR, Borut, MOŽEK, Matej, RESNIK, Drago, VRTAČNIK, Danilo, ALJANČIČ, Uroš, PENIČ, Samo, AMON, Slavko. Microflow generator for fuel cell methanol hydrogen microreactor = Dozirni sistem za mikroprocesor goriva. Informacije MIDEM : časopis za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale, ISSN 0352-9045. [Tiskana izd.], sep. 2010, letn. 40, št. 3, str. 208-217, ilustr. [COBISS.SI-ID 8169044]

– PENIČ, Samo, ALJANČIČ, Uroš, RESNIK, Drago, VRTAČNIK, Danilo, MOŽEK, Matej, AMON, Slavko. Cantilever method for determination of D31 coefficient in thin piezoelectric films = Metoda za določanje koeficienta d31 tankih piezoelektričnih filmov. Informacije MIDEM : časopis za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale, ISSN 0352-9045. [Tiskana izd.], mar. 2009, letn. 39, št. 2, str. 85-92, ilustr. [COBISS.SI-ID 7570516]

– MOŽEK, Matej, VRTAČNIK, Danilo, RESNIK, Drago, ALJANČIČ, Uroš, PENIČ, Samo, AMON, Slavko. Calibration system for smart pressure sensors = Sistem za umerjanje tlačnih senzorjev. Informacije MIDEM : časopis za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale, ISSN 0352-9045. [Tiskana izd.], sep. 2006, letn. 36, št. 3, str. 161-165, ilustr. [COBISS.SI-ID 5672788]

– PENIČ, Samo, MESAREC, Luka, FOŠNARIČ, Miha, KRALJ-IGLIČ, Veronika, KRALJ, Samo, GÓŹDŹ, Wojciech, IGLIČ, Aleš. Modeling of closed membrane shapes. V: DIMOVA-MALINOVSKA, Doriana (ur.). Challenges of nanoscale science : theory, materials, applications, 18th International School on Condensed Matter Physics (ISCMP), 1-6 September 2014, Varna, Bulgari, (Journal of physics, ISSN 1742-6596, vol. 558). Bristol: IOP. 2014, str. 1-9, ilustr. http://iopscience.iop.org/1742-6596/558/1/012010/pdf/1742-6596_558_1_012010.pdf, doi: 10.1088/1742-6596/558/1/012010. [COBISS.SI-ID 10889300]

– BUDIME SANTHOSH, Poornima, PENIČ, Samo, GENOVA, Julia, IGLIČ, Aleš, KRALJ-IGLIČ, Veronika, POKLAR ULRIH, Nataša. A study on the interaction of nanoparticles with lipid membranes and their influence on membrane fluidity. V: DIMOVA-MALINOVSKA, Doriana (ur.). Open problems in condensed matter physics, biomedical physics and their applications, 17th International School on Condensed Matter Physics (ISCMP), 2-7 September 2012, Varna, Bulgari, (Journal of physics, ISSN 1742-6596, Vol. 398). Bristol: Institute of Physics Publishing. 2012, vol. 398, str. 012034-1-012034-6. http://iopscience.iop.org/1742-6596/398/1/012034/, doi: 10.1088/1742-6596/398/1/012034. [COBISS.SI-ID 4188536]

Temeljni viri in literatura

S.Amon, SENZORJI IN AKTUATORJI 1. del: Osnove senzorike , Založba UL FE, 2013 (knjiga na spletu)
S.Amon, SENZORJI IN AKTUATORJI 2. del: Pregled senzorjev in aktuatorjev Založba UL FE, 2013 (knjiga na spletu)
S.E.Lyshevsky, Nano- and Micro- Electromechanical Systems, CRC Press, 2005.
J. Fraden, Handbook of Modern Sensors, AIP Press, 1997.
P. Horowitz, W. Hill, The Art of Electronics 3rd. ed., Cambridge University Press, 2015.
E. Gusev, E. Garfunkel, A. Dideikin, Advanced Materials and Technologies for Micro Nano-Devices, Sensors and Actuators, Springer, 2010.