Anda põhiteadmised tahkete materjalide struktuurist ja omadustest, funktsionaalsetest materjalidest ja nendel põhinevatest seadistest, funktsionaalsete materjalide valmistamise meetoditest ning tootmise ja taaskasutamisega soetud keskkonnasäästlikest printsiipidest.

To give the fundamental knowledge of the structure and properties of solid materials, functional materials and devices based on them, production routes of functional materials and their environmental issues on production and recycling.

Õppeaine läbinud üliõpilane:
- kirjeldab olulisemaid kristallstruktuure;
- kirjeldab funktsionaalsete materjalide klassifikatsiooni;
- kirjeldab juhtides, pooljuhtmaterjalides, dielektrikutes toimuvate protsesside seoseid ja analüüsib nende materjalide elektrilisi ja optilisi omadusi;
- kirjeldab funktsionaalseid materjale, nende valmistamise tehnoloogiaid ning nende kasutamist elektronseadistes, sensorites, päikeseelementides, bioloogilistes seadistes ja keskkonnapuhastamisel;
- selgitab funktsionaalsete materjalide ja nendel baseeruvate seadiste keskkonnaohtusid;
- analüüsib meeskonnatöös erinevate funktsionaalsete materjalide sobivust tõstatatud probleemi lahendamisel ja esitab tulemusi seminaris.

After completing this course the student:
- describes the most important crystal structures;
- describes the classification of functional materials;
- describes the structure-property relationship of conductors, semiconductor and dielectric materials, and analyzes the electrical and optical properties of these materials;
- describes functional materials, technologies for their production, and their applications in electronic devices, sensors, solar cells, biological devices, and environmental remediation;
- analyzes environmental hazards and re-use possibilities of functional materials and devices based on them;
- analyzes, as part of a team, the suitability of different functional materials for solving the stated problem and presents the results in a seminar.

Funktsionaalsete materjalide definitsioon ja klassifikatsioonid. Kristallide ehitus. Tähtsamad kristallvõre tüübid. Kristallvõre defektid. Tahked lahused.
Pooljuhtmaterjalides, dielektrikutes ja juhtides toimuvad protsessid ja nende materjalide elektrilised ja optilised omadused. I tüüpi ehk omadusi muutvad ja II tüüpi ehk energiat muundavad funktsionaalsed materjalid. Sensorid ja kaasaegsed funktsionaalsed materjalid. Funktsionaalsete materjalide valmistamise keemilised- ja füüsikalised sadestusmeetodid, jt valmistamise meetodid, molekulaarse jäljendamise tehnoloogia ning sool-geel tehnoloogiad. Kristallide kasvatamine. Funktsionaalsete materjalide kasutamine päikeseelementides, sensorites, biosensorites ja transistorides. Funktsionaalsete materjalide tootmise ja kasutamise keskkonnasäästlikud printsiibid. Õppeaines lahendatakse meeskonnatöös funktsionaalseid materjale käsitlevaid ülesandeid, mille tulemused esitatakse seminariettekannetena.

Definition and classification of functional materials. Structure of crystalline solids. Important crystal structures. Crystalline imperfections. Solid solutions. The processes taking place in semiconductors, dielectrics and conductors and their characteristic electrical and optical properties. Type I- property changing and type II- energy exchanging functional materials. Sensors and advanced functional materials. Fabrication techniques of functional materials: chemical and physical methods and other deposition techniques, incl. molecular imprinting technology, sol-gel technology. Growth of crystals. Application of functional materials in solar cells, sensors, biosensors and electronic devices. Environmental issue on production and use of functional materials. In this course, tasks related to functional materials are solved through teamwork, and the results are presented as seminar presentations.

Eksam, Eksami eeldus: 2 seminariettekannet. Kolm kontrolltööd. Meeskonnatöö enesereflektsioon.

Exam, Examination prerequisite: 2 presentations. Three tests. Teamwork self-reflection.

Iseseisva töö eesmärgid:
• kinnistada auditoorselt läbivõetud materjali iseseisva mõtestatud tegevusega.

Iseseisva töö sisu ja maht:
• kaks (2) kodutööd kursuse erinevatel teemadel – 26 tundi,
• ettevalmistus eksamiks – 26 tundi.

Goals of individual work:
• to deepen the knowledge developed in lectures and seminars by individual analysis work.

Content and volume of individual work:
• two (2) homeworks on different course topics – 26 hours,
• preparation for written test – 26 hours.

1. Loengukonspekt.
2. W. D. Callister. Materials Science and Engineering. J. Wiley&Sons, Inc.
3. D. M. Addington and D.L. Schodek. Smart Materials and Technologies. Elsevier.
4. D. J. Leo. Engineering analysis of Smart Materials and Systems. J. Wiley & Sons, Inc
5. Ashby M. F. Materials and the Environment, Elsevier.

-