Inhalt
Die Nanotechnologie stellt ein schnell wachsendes Gebiet in Wissenschaft und Technik dar. Innovation in Nanotechnologie wird einerseits angetrieben durch die grundlegende Erforschung neuartiger Größeneffekten andererseits durch die Suche nach neuen, konkurrenzfähigen Produkten und hat vielfach schon Eingang in kommerzielle Anwendungen und Produkte gefunden.
Diese Vorlesung führt in die grundlegenden Konzepte der Nanotechnologie ein. Unter anderem werden die verschiedenen Nanostrukturen, ihre Herstellungsverfahren, strukturelle Charakterisierung und vielfältigen Eigenschaften, die sich zum Teil dramatisch von konventionellen Materialien unterscheiden, behandelt.
Literatur
- H. Gleiter, Nanostructured Materials: Basic Concepts and Microstructure, Acta Mater. 48 (2000), 1-29
- Bréchignac, C., Houdy, P., Lahmani, M. (eds.), Nanomaterials and Nanochemistry, Springer 2007
- A. S. Edelstein and R. C. Cammarata, Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications, IOP, Bristol 1996
Vorlesung
- Einführung
- Größeneffekte
- Herstellung
- Verarbeitung
- Charakterisierung
- Eigenschaften und Anwendungen
Übung
In der Übung werden nach einer Einführung in die professionelle, wissenschaftliche Literatur-Recherche einige naturwissenschaftliche Grundlagen zum Verständnis der Nanotechnologie behandelt sowie ausgewählte Probleme gelöst. Material zu den Übungen finden Sie unter moodle.
Moodle:
Link zum moodle-Kurs: https://moodle.uni-due.de/course/view.php?id=45378
Material zur Vorlesung
Das von uns zur Verfügung gestellte Material dient allein Ihrem Studium. Jede weiterführende Nutzung, z.B. Verbreitung im Internet, ist unzulässig.
- Einführung (8.4.2024)
- Größeneffekte und Grenzflächen (15.4.2024)
- Größeneffekte und elektronische Struktur (29.4.2024)
- Herstellung 1 (13.5.2024)
- Herstellung 2 (27.5.2024)
- Herstellung 3 (3.6.2024)
- Verarbeitung 1: Kolloide (10.6.2024)
- Verarbeitung 2: Verdichtung, Formgebung und Sintern (17.6.2024)
- Charakterisierung 1: Struktur, Beugung und Spektroskopie (24.6.2024)
- Charakterisierung 2: Adsorption, Lichtstreuung, Mikroskopie (1.7.2024)
- Eigenschaften und Anwendungen 1 (8.7.2024 nur online)
- Eigenschaften und Anwendungen 2 (15.7.2024)
Literatur zur Vorlesung (Reihenfolge entspricht Vorlesungen)
- D. Bertram und H. Weller, Zwischen Molekül und Festkörper, Phys. J. 1 (2002), 47
- M. G. Bawendi, M. L. Steigerwald, and L. E. Bruis, The Quantum Mechanics of Larger Semiconductor (“Quantum Dots”), Annu. Rev. Phys. Chem. 41 (1990), 477
- J. Hartmann, A. Waag, A. Avramescu und M. Straßburg, Leuchtende Türme Dreidimensionale LEDs sorgen für hocheffiziente Beleuchtung, Phys. J. 15 (2016), 11/35
- K. Ploog, Mikroskopische Strukturierung von Festkörpern durch Molekularstrahl-Epitaxie – ortsaufgelöste Materialsynthese, Angew. Chem. 100 (1988), 611
- R. Kassing, R. Kaesmaier and I. W. Rangelow, Lithographie der nächsten Generation, Phys. Blätter, 56/2 (2001), 31
- U. Stamm, H. Schwörer und R. Lebert, Strahlungsquellen für die EUV-Lithographie, Phys. J. 1/12 (2002), 33
- Y. Yin and A. P. Alivisatos, Colloidal nanocrystal synthesis and the organic-inorganic interface, Nature 437 (2005) 664
- B. Buesser and S. E. Pratsinis, Design of Nanomaterial Synthesis by Aerosol Processes, Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 3 (2012) 103
- W. M. Sigmund, N. S. Bell, and L. Bergström, Novel Powder-Processing Methods for Advanced Ceramics, J. Am. Ceram. Soc. 83 (2000), 1557
- S. J. L. Kang and Y. I. Jung, Sintering kinetics at final stage sintering: model calculation and map construction, Acta Mater. 52 (2004), 457
- Lothar Spieß, Gerd Teichert, Robert Schwarzer, Herfried Behnken, Christoph Genzel, Moderne Röntgenbeugung – Röntgendiffraktometrie für Materialwissenschaftler, Physiker und Chemiker, Springer 2009
- C. F. Holder and R. E. Schaak, Tutorial on Powder X-ray Diffraction for Characterizing Nanoscale Materials, ACS Nano 13 (2019), 7359-7365
- H. Hölscher, W. Allers, und U. D. Schwarz, Atomen auf den Zahn gefühlt: Dynamische Rasterkraftmikroskopie, 33 (2002), 178-182
- P. Varga, M. Schmid, und J. Redinger, Hochauflösende Rastertunnelmikroskopie unterscheidet Atome, 31 (2000), 215-221
- Y. Zhu, and H. Dürr, The future of electron microscopy, Physics Today 68 (2015), 32-38
- P. Bieker und M. Winter, Lithium‐Ionen‐Technologie und was danach kommen könnte, CHIUZ 50 (2016), 172-186
- F. Schüth, Heterogene Katalyse. Schlüsseltechnologie der chemischen Industrie, CHIUZ 40 (2006), 92-103
- E. Arzt, Size Effects in Materials due to microstructural and dimensional constraints: a comparative review, Acta Mater. 46 (1998), 5611-5626
- U. D. Schwarz und H. Hölscher, Reibung auf der Nanometerskala — Nanotribologie mit dem Rasterkraftmikroskop, Phys. Bl. 54 (1998), 1127-1130
- S. Odenbach, Ferrofluide — ihre Grundlagen und Anwendungen: Magnetische Flüssigkeiten kontrollieren, PHIUZ, 32 (2001), 122-127
- K.Lüdtke‐Buzug, Magnetische Nanopartikel: Von der Synthese zur klinischen Anwendung, CHIUZ 46 (2012), 32-39
- J. Wecker, R. Kinder and R. Richter, Sandwiches mit riesigem Magnetwiderstand: Magnetoelektronische Bauelemente, PHIUZ 33 (2002), 210-216
Material zur Übung
Material zur Übung wird über moodle zur Verfügung gestellt (siehe oben).
Formelsammlung
Hinweise zur Klausur
- Erlaubte Hilfsmittel:
- die von uns gedruckte und bereitgestellte Formelsammlung
- ein nicht programmierbarer Taschenrechner
- Sehen Sie sich zur Vorbereitung auf jeden Fall die aktuellen Übungsaufgaben an.