Quantenbiophysik 1
Quantum Biophysics 1

Modul PH2021

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Basisdaten

PH2021 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Biophysik

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 75 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2021 ist Philipp Scherer.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

  • Freies Elektron-Modell für Pi-Elektron-Systeme
  • Einelektronzustände
  • Vielelektronwellenfunktionen
  • MO Näherungsmethoden
  • elektrostatische Wechselwirkungen
  • Born-Oppenheimer Näherung und nichtadiabatische Kopplung
  • Harmonische Näherung und Normalschwingungen der Kerne
  • optische Übergänge in molekularen Systemen
  • Spektren der Chlorophylle and Karotinoide
  • Exzitonische Wechselwirkung und Energietransfer
  • Lichtsammelsysteme und Reaktionszentren der Fotosynthese
  • theoretische Beschreibung von Elektron-und Protontransferprozessen
  • Dynamik angeregter Zustände und Übergangsraten
  • theoretische Grundlagen der Spektroskopie an BioMolekülen

 

Lernergebnisse

Nach der Teilnahme am Modul verstehen die Studenten die Prinzipien der quantenmechanischen Berechnung molekularer Eigenschaften. Sie können das Freie-Elektron Modell und das Hückel MO-Modell auf wichtige biologische Chromophore anwenden und verstehen den Ursprung ihrer starken Absorptionsbanden im sichtbaren Bereich. Sie verstehen Grundlagen moderner quantenchemischer Programme und deren Anwendung auf Biomoleküle.Sie kennen grundlegende Modelle für Energietransferprozesse in exzitonisch gekoppelten Molekülsystemen und können solche Systeme mit einfachen quantenmechanischen Modellen beschreiben.  Sie verstehen die Beschreibung elementarer Elementarprozesse wie Absorption und Emission von Licht, strahlungslose Prozesse, Übertragung von Elektronen und Protonen

 

Voraussetzungen

Grundlagen der Quantenmechanik

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VU 4 Quantum Biophysics 1 Scherer, P. einzelne oder verschobene Termine

Lern- und Lehrmethoden

lecture, beamer presentation, board work

Medienformen

accompanying internet site, lecture notes, numerical exercises

Literatur

  • P.Scherer & S.Fischer, Theoretical molecular biophysics, Springer 2010
  • lecture notes ( online)

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer mündlichen Prüfung wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch schriftlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 60 Minuten.

Hinweise zu assoziierten Modulprüfungen

Die Prüfung zu diesem Modul kann auch gemeinsam mit der Prüfung zum assoziierten Folgemodul PH2022: Quantenbiophysik 2 / Quantum Biophysics 2 nach dem Folgesemester abgelegt werden. In diesem Fall müssen Sie sich für beide Prüfungstermine erst im Folgesemester anmelden.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.