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Nanoscience mittels Rastersondenmikroskopie
Nanoscience using Scanning Probe Microscopy

Modul PH2140

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.

Modulversion vom SS 2018 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
SS 2018WS 2017/8SS 2017SS 2012

Basisdaten

PH2140 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das in jedem Semester angeboten wird.

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

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie

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 30 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2140 ist Florian Klappenberger.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Die Vorlesung präsentiert bedeutende physikalische Effekte, die sich auf atomarer Ebene abspielen. Es werden die physikalischen Grundlagen und die Funktionsweise verschiedener Rastersonden-Techniken erklärt, unter anderem die Rastertunnelmikroskopie, die Rasterkraftmikroskopie und die optische Rasternahfeldmikroskopie. An Hand von wegweisenden Beispielen aus den Nanowissenschaften werden die beeindruckenden Möglichkeiten jeder Technik, sowohl für die geometrische Struktur wie auch die spektroskopische Analyse vorgestellt. Dadurch wird ein einfacher und direkter Zugang zu der faszinierenden Physik geschaffen, die mit diesen Methoden erkundet werden kann. Die physikalischen Inhalte betreffen unter anderem die elektronische Struktur von reinen Oberflächen und adsorbierten Molekülen, die Veränderung von elektronischen Eigenschaften durch Quanten Einschluss, die magnetischen Eigenschaften von Nanosystemen (Kondo-Effekt), spin-polarisiertes Tunneln, molekulare Schalter und Rotatoren und sp2-hybridisiere Kohlenstoffstrukturen (Kohlenstoffnanoröhrchen, C60 und Graphen). Besondere Erwähnung findet auch die kontrollierte Manipulation von einzelnen Atomen und Molekülen als Methode mit der auch neue physikalische Phänomene generiert werden können.

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Belegen des Moduls können die Studierenden:

1. den experimentellem Aufbau und die Untersuchungsmethodik der wichtigsten Rastersondentechniken verstehen und deren Einsatzgebiete beurteilen.

2. Vorträgen über aktuelle Entwicklungen im Bereich der Nanowissenschaften an Oberflächen folgen und sich an den dazugehörigen Diskussionen beteiligen.

3. auf Basis der vermittelten Grundlagen und Ansatzpunkte sich selbständig weiterbilden und ihre Expertise auf dem Thema der Nanowissenschaften ausbauen.

Voraussetzungen

Keine zwingend nötigen Vorraussetzungen, aber Grundlagen der Atom-, Molekül- und Festkörperphysik und elementares chemisches Verständnis sind hilfreich.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

Lern- und Lehrmethoden

In der Vorlesung werden die Inhalte durch Vortrag der theoretischen Grunglagen und deren experimentellen Umsetzungen erleutert und durch anschauliche Beispiele verständlich gemacht. Dabei werden makroskopische Anschauungsmaterialien (Kristall- und Molekülmodelle etc.) zur Erläuterung der beschriebenen Effekte benutzt. Hoher Wert wird auf die Anregung interaktiver Diskussion mit den Studierenden und unter den Studierenden über das gerade Erlernte gelegt.

 

Medienformen

- PowerPoint Vortrag mit integrierten Animation und Lehrvideos.
- interaktive Diskussionen mit Tafelanschrieb
- gedruckte HandOuts und PDFs mit Hyperlinks
- Laborbesuch

Literatur

Grundlage der Literatur zur Vorlesung sind die in der Vorlesung angegebenen wissenschaftlichen Artikel.

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 30 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen, Diskussionen anhand von Skizzen und einfachen Formeln überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Welche AFM Mess-Moden kennen Sie und worin unterscheiden die verschiedenen Moden sich?
  • Skizzieren Sie den experimentellen Aufbau eines Rastertunnelmikroskops.
  • Wie kann man spin-aufgelöste STM Messungen machen?

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Prüfung zu Nanoscience mittels Rastersondenmikroskopie
Di, 20.3.2018 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin zwischen 20.3.2018 und 14.4.2018. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date between 2018-03-20 and 2018-04-14. bis 19.3.2018
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