Veranstaltungsarten (SWS)
Vorlesung: 2 │ Übung: 1 │ Praktikum: 0 │ Seminar: 0
Prüfungsnummer: ZKB 42211
Lehrform:

 oder Seminar

Sprache: Deutsch
Turnus: SS
ECTS: 4
Prüfungsleistung Klausur (90 min.)
Mündliche Prüfung
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zugeordnete Personen
zugeordnete Module
Informationen
Beschreibung:

In Nanomaterialien besitzen Schichtdicken, Korn- und Porendurchmesser, etc. ähnliche Dimensionen im Nanomaterbereich. Diese Nano-Struktur ist Ursache für eine Vielzahl chemischer und physikalischer Größeneffekte, die veränderte Eigenschaften erzeugen und zu neuen Anwendungen führen. In dieser Veranstaltung werden die physikalischen Eigenschaften, insbesondere die termischen und mechanischen von Nanomaterialien behandelt.

Dabei wird ausgegangen von den Eigenschaften idealer - unendlich ausgedehnter - Kristalle und darauf aufbauend die Änderungen - Größen- und Grenzflächeneffekte - behandelt, die bei Einschränkungen der Festkörperdimensionen auftreten. Schwerpunkt bilden dabei die thermischen und mechanischen Eigenschaften, die auf Basis von Phononen und Defekten (atomare Ebene) sowie Festkörpermechanik (makroskopisch) behandelt werden.

Nach einer Einführung zum Thema Nanomaterialien werden inbesondere behandelt:

1 Bindung in Festkörpern
2 Ordnung und Unordnung in Festkörpern
3 Phononen, thermische Eigenschaften
4 Mechanische Eigenschaften

In den Übungen werden einfache Beispiele bis zur molekulardynamischen Behandlung der Wärmekapazität programmiert.

Lernziele:

Der Studierende kann Größen- und Grenzflächeneffekte auf Basis physikalischer und chemischer Theorien erklären und auf Basis dieses grundlegende Verständnisses spezifische Eigenschaften und Anwendungen von Nanomaterialien erklären.

Literatur:

Für die Grundlagen:
Ch. Kittel, Einführung in die Festkörperphysik, Oldenburg 2005
G. Gottstein, Physikalische Grundlagen der Materialkunde, Springer 1998
H. Ibach und H. Lüth, Festkörperphysik. Einführung in die Grundlagen, Springer 2002
J. I. Gersten and F. W. Smith, The Physics and Chemistry of Materials, Wiley 2001

und

Originalliteratur zu den Nanoeffekten

Vorleistung:

Physik und Chemie

Infolink:
Bemerkung:
Description:

In nanomaterials film thicknesses, grain and pore diameters etc. are of similar dimensions in the nanometer regime. This nano-structure is origin for a large number of chemical and physical size effects which modify properties and lead to new applications. In ‘Properties and Applications of Nanomaterials 1’ physical properties, especially thermal and mechanical properties are covered.

Starting from the properties of ideal - infinitely large - crystals size and interface effects discussed which are observed when the dimensions of solids state materials are confined. The focus is on thermal and mechanical properties which are described based on phonons and defects (atomistic view) and solid mechanics (macroscopic view).

After an introduction in the topic nanomaterials special emphasis is placed on:

1 Bonding in Solids
2 Order and Disorder in Solids
3 Phonons and thermal properties
4 Mechanical Properties

In the tutorial simple examples up to a molecular dynamic description of heat capacity are programmed.

Learning Targets:

The students can explain size and interface effects on the basis of physical and chemical theories. Their fundamental knowledge of these theories enables them to explain specific properties and applications of nanomaterials.

Literature:

Für die Grundlagen:
Ch. Kittel, Einführung in die Festkörperphysik, Oldenburg 2005
G. Gottstein, Physikalische Grundlagen der Materialkunde, Springer 1998
H. Ibach und H. Lüth, Festkörperphysik. Einführung in die Grundlagen, Springer 2002
J. I. Gersten and F. W. Smith, The Physics and Chemistry of Materials, Wiley 2001

und

Originalliteratur zu den Nanoeffekten

Pre-Qualifications:
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