Kurs- und Modulkatalog - LNQE · Fakultät für Mathematik und Physik der Gottfried Wilhelm Leibniz...

Kurs- und Modulkatalog

für den

Bachelor- und Masterstudiengang

Nanotechnologie

der Fakultäten für

Elektrotechnik und Informatik

Maschinenbau

Mathematik und Physik

und der

Naturwissenschaftlichen Fakultät

der

Leibniz Universität Hannover

- Prüfungsordnung 2013 -

28.08.2015

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Impressum Herausgeber Fakultät für Mathematik und Physik der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Prof. Dr. R. Bielawski Bearbeitet von: Dr. K. Radatz Adresse: Welfengarten 1, D-30167 Hannover Telefon: +49 (0)511 / 762 - 4466 Fax: +49 (0)511 / 762 - 5819 E-Mail: [email protected]

Online unter: http://www.lnqe.uni-hannover.de/study_nano_master_modulkatalog.html

28.08.2015

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Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis ........................................................................................................................................................................ 3 Einleitung ..................................................................................................................................................................................... 4 Teil A: Bachelorstudium ............................................................................................................................................................... 5 Allgemeines ................................................................................................................................................................................. 5

Grundlagenstudium (109 LP) ................................................................................................................................................... 5 Vertiefungsstudium (32 LP) ...................................................................................................................................................... 7 Schlüsselkompetenzen (11 LP) ................................................................................................................................................ 8 Fachpraktikum (12 Wochen, 15 LP) ......................................................................................................................................... 8 Fachexkursionen (3 Tage, 1 LP) .............................................................................................................................................. 8 Bachelorarbeit (360 Stunden, 12 LP) ....................................................................................................................................... 8 Studienverlauf .......................................................................................................................................................................... 8

Teil B: Masterstudium ................................................................................................................................................................ 10 Allgemeines ............................................................................................................................................................................ 10 Grundlagenkurse .................................................................................................................................................................... 10 Wahlkompetenzfelder (35-39 LP) ........................................................................................................................................... 10 Wahlkurse (20-24 LP) ............................................................................................................................................................ 10 Studium Generale (6 LP) ........................................................................................................................................................ 10 Labore (360 Stunden, 12 LP) ................................................................................................................................................. 10 Masterarbeit (6 Monate, 30 LP) .............................................................................................................................................. 10

Pflicht-Kompetenzfeld: Methoden der Nanotechnologie (13 LP) ............................................................................................... 11 Wahl-Kompetenzfeld 1: Chemie (12 LP) .................................................................................................................................... 11 Wahl-Kompetenzfeld 2: Chemie der Nanowerkstoffe (11 LP) .................................................................................................... 11 Wahl-Kompetenzfeld 3: Lasertechnik/Photonik (13 LP) ............................................................................................................. 11 Wahl-Kompetenzfeld 4: Materialphysik (13 LP) ......................................................................................................................... 11 Wahl-Kompetenzfeld 5: Mikro- und Nanoelektronik (12 LP) ...................................................................................................... 12 Wahl-Kompetenzfeld 6: Mikroproduktionstechnik (12 LP) ......................................................................................................... 12 Wahl-Kompetenzfeld 7: Biomedizintechnik (12 LP) ................................................................................................................... 12 Wahlbereich Chemie ................................................................................................................................................................. 13 Wahlbereich Elektrotechnik ....................................................................................................................................................... 13 Wahlbereich Physik ................................................................................................................................................................... 14 Wahlbereich Maschinenbau ....................................................................................................................................................... 14 Laborpraktika ............................................................................................................................................................................. 15 Teil C: Verzeichnis der Kursbeschreibungen ............................................................................................................................. 16

Bachelorstudium .................................................................................................................................................................... 19 Hinweise zu den Kursbeschreibungen: Prüfungsart und Prüfungsdauer ............................................................................... 20 Abkürzungen: ......................................................................................................................................................................... 20 Masterstudium ........................................................................................................................................................................ 61 Hinweise zu den Kursbeschreibungen: Prüfungsart und Prüfungsdauer ............................................................................... 62 Abkürzungen: ......................................................................................................................................................................... 62

28.08.2015

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Einleitung

Liebe Studierende,

vor Ihnen liegt der Kurs- und Modulkatalog für die Studiengänge Bachelor of Science und Master of Science Nanotechnologie. Dieser Studiengang ist von den Fakultäten für Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik, Mathematik und Physik und von der Naturwissenschaftlichen Fakultät in Zusammenarbeit mit dem Laboratorium für Nano- und Quantenengineering (LNQE) eingerichtet, um den Bereich der Nanotechnologie in Forschung und Lehre am Standort Hannover zu stärken und weiter auszubauen.

Durch die Verknüpfung der Disziplinen Chemie, Elektrotechnik und Informatik, Maschinenbau, Mathematik und Physik qualifiziert Sie dieser Studiengang be-sonders im hochinterdisziplinären Fachgebiet der Nanotechnologie und bereitet Sie auf eine Tätigkeit im Umfeld der Schlüsseltechnologie „Nanotechnologie“ des 21. Jahrhunderts vor.

Bei Bedarf finden Sie Unterstützung zu Studienfragen bei erfahrenen Studieren-den oder den wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in den Institu-ten. Scheuen Sie sich nicht, diese Möglichkeiten in Anspruch zu nehmen.

Viel Erfolg in Ihrem Studium wünscht

Prof. Dr. Roger Bielawski

Studiendekan der Fakultät für Mathematik und Physik

28.08.2015 Teil A: Bachelorstudium

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Teil A: Bachelorstudium

Bitte beachten Sie, dass alle Angaben sich auf die neue Prüfungsordnung 2013 beziehen. Für Studierende, die vor SoSe 2012 das Studium begonnen haben, gilt die Prüfungsordnung 2010. Für Studierende, die ab Wintersemester 2012/13 das Studium begonnen haben, gilt diese PO 2013.

Allgemeines

Die Regelstudienzeit des Bachelorstudiengangs „Nanotechnologie“ beträgt sechs Semester. Die Aus-bildung setzt sich zum einen aus Vorlesungen und Übungen zusammen. Darin werden Grundlagen und vertiefende Kenntnisse aus verschiedenen Studienschwerpunkten gelehrt. Zum anderen erfolgt die praktische Ausbildung durch 12 Wochen berufspraktische Tätigkeiten und Fachexkursionen, Laborprak-tika sowie die Bachelorarbeit als Abschlussarbeit. Insgesamt sind 180 Leistungspunkte (LP) zu er-reichen, welche sich wie folgt auf die einzelnen Leistungen aufteilen:

Grundlagenkurse 109 LP

Vertiefungsstudium (2 Vertiefungsfächer) 32 LP

Schlüsselkompetenzen 11 LP

Fachpraktikum (12 Wochen) 15 LP

Fachexkursionen (3 Tage) 1 LP

Bachelorarbeit 12 LP

Grundlagenstudium (109 LP)

Im Grundlagenstudium werden hauptsächlich in den ersten drei Semestern technische, mathematische und naturwissenschaftliche Kenntnisse vermittelt.

Kompetenzfeld: Einführung in die Nanotechnologie (4 LP)

Einführung in die Nanotechnologie Caro/Osten/

Rissing/Pfnür WS 4 LP

Kompetenzfeld: Chemie (16 LP)

Einführung in die Allgemeine und Anorganische Chemie Boysen WS 10 LP

Physikalische Chemie I Imbihl SS 6 LP

Kompetenzfeld: Elektrotechnik und Informatik (21 LP)

Grundlagen der Elektrotechnik I Zimmermann/

Garbe WS 6 LP

Grundlagen der Elektrotechnik II Zimmermann/

Garbe SS 8 LP

Grundpraktikum Elektrotechnik Dierker/Garbe/Zimmer

mann SS

und WS4 LP


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Informationstechnisches Praktikum Nie-

mann/Becker/Overmeyer

WS 3 LP

Kompetenzfeld: Maschinenbau (16 LP)

Mikro- und Nanotechnologie Rissing WS 4 LP

Technische Mechanik I für Maschinenbau Wallaschek/ Wriggers

WS 6 LP

Technische Mechanik II für Maschinenbau Wallaschek/ Wriggers

SS 6 LP

Kompetenzfeld: Mathematik (26 LP)

Mathematik I für Ingenieure Frühbis-Krüger/

Lehrende der Mathe-matik

WS 9 LP

Mathematik II für Ingenieure SS 9 LP

Mathematik III für Ingenieure Attia

WS 4 LP

Mathematik IV für Ingenieure SS 4 LP

Kompetenzfeld: Physik (26 LP)

Physik I – Mechanik und Relativität WS 6 LP

Physik II – Elektrizität Dozenten der Physik

SS 8 LP

Physik III – Optik, Atomphysik, Quantenphänomene

WS 8 LP

Grundpraktikum Physik Weber SS 4 LP


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Vertiefungsstudium (32 LP)

Im Vertiefungsstudium erfolgt eine fachliche Spezialisierung der erlernten Grundlagen in zwei von den Kompetenzfeldern Chemie, Elektrotechnik und Informatik, Maschinenbau und Physik, d.h. die Studie-renden wählen zwei Kompetenzfelder nach ihren Wünschen aus und gestalten so ihren Stundenplan. Es muss ein ingenieurwissenschaftliches (Elektrotechnik oder Maschinenbau) und ein naturwissenschaftli-ches (Chemie oder Physik) Kompetenzfeld gewählt werden. Formal legt man die Wahl des Kompetenz-feldes durch die Anmeldung zur ersten Prüfung fest. Bitte beachten Sie das bei der Prüfungsanmeldung.

Im Kompetenzfeld Chemie zählt die Note der mündlichen Prüfung im Modul „Anorganische Chemie 1“ für das ganze Kompetenzfeld, also für 16 LP, da die anderen beiden Module unbenotet sind. In allen anderen Kompetenzfeldern setzt sich die Note als (mit LP) gewichtetes Mittel aus den Modulen zusam-men.

Kompetenzfeld: Chemie (16LP)

Instrumentelle Methoden 1 Behrens WS 6 LP

Anorganische Chemie 1 Behrens,

Schneider, Renz SS 6 LP

Technische Chemie 1 Bellgardt/ Scheper

SS 4 LP

Kompetenzfeld: Elektrotechnik und Informatik (16LP)

Grundlagen der Materialwissenschaften Osten SS 4 LP

Regelungstechnik I Reithmeier SS 4 LP

Grundlagen der Halbleiterbauelemente Osten WS 4 LP

Sensorik und Nanosensoren Zimmermann WS 4 LP

Kompetenzfeld: Maschinenbau (16 LP)

Regelungstechnik I Reithmeier SS 4 LP

Mikro- und Nanosysteme Rissing SS 4 LP

Werkstoffkunde Maier WS und

SS 8 LP

Kompetenzfeld: Physik (16 LP)

Einführung in die Festkörperphysik Dozenten der Physik WS 8 LP

Elektronik und Messtechnik Block WS und

SS 8 LP


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Schlüsselkompetenzen (11 LP)

Das Modul Schlüsselkompetenzen besteht aus

Seminar Nanotechnologie (WiSe) (3 LP) und

Wahlbereich (8 LP) aus folgenden Veranstaltungen:

Einführung in den Gewerblichen Rechtsschutz

Dozenten der Juris-tischen Fakultät

SS 4 LP

Qualitätsmanagement Keunecke SS 4 LP

Englisch der Nanotechnologie Traynor SS 2 LP

Einführung in das Recht für Ingenieure Kurtz WS 3 LP

Innovationsmanagement für Ingenieure Fricke WS 3 LP

Technikrecht 1 / Technikrecht 2 Kurtz WS&SS4LP

Betriebsführung Nyhuis/ Schmidt

SS 3LP

Tutorien des Maschinenbau s. Veranstaltungsinformationen

Angebote des Zentrum für Schlüsselkompetenzen s. Veranstaltungsinformationen

Starting Business Angebote s. Veranstaltungsinformationen

Fachpraktikum (12 Wochen, 15 LP)

Um eine praxisnahe Ausbildung im Fach Nanotechnologie zu bieten, wird eine berufspraktische Tätig-keit gefordert. Dieses Praktikum wird in Industriebetrieben durchgeführt und vermittelt den Studierenden so den Zusammenhang zwischen der universitären Ausbildung und der praktischen Tätigkeit. Die Aner-kennung des Praktikums erfolgt durch das Praktikumsamt.

Fachexkursionen (3 Tage, 1 LP)

Fachexkursionen zu Firmen, Forschungseinrichtungen oder Fachmessen auf dem Gebiet der Ingenieurs- und Naturwissenschaften in einem Umfang von drei Tagen.

Bachelorarbeit (360 Stunden, 12 LP)

Den Abschluss des Studiums bildet die Bachelorarbeit. Dabei beträgt die Bearbeitungszeit 360 Stun-den, also ca. 9 Wochen Vollzeit. Die Arbeit kann allerdings studienbegleitend geschrieben werden, da-her ist der Bearbeitungszeitraum auf sechs Monate festgelegt worden. Zusätzlich zu der schriftlichen Ausarbeitung gehört zu der Bachelorarbeit auch ein verpflichtender Vortrag, der in die Note einfließt. Um zur Bachelorarbeit zugelassen zu werden müssen bereits 120 LP des Bachelorstudiums erbracht sein. Die Anmeldung zur Bachelorarbeit erfolgt über ein Formular im Prüfungsamt.

Studienverlauf

Auf der nächsten Seite finden Sie einen Studienverlaufsplan. Dieser zeigt beispielhaft, wie das Studium aussehen kann. Die ersten drei Semester sind relativ fest, danach kommt der flexible zweite Teil des Studiums, in dem Sie die Veranstaltungen selbständig planen. Bitte beachten Sie zur Orientierung, dass der Aufwand durchschnittlich 30 LP pro Semester betragen sollte.


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Bachelorstudium Nanotechnologie (PO 2013)

28.08.2015 Teil B: Masterstudium

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Teil B: Masterstudium

Allgemeines

Die Regelstudiendauer des Masterstudiengangs Nanotechnologie beträgt vier Semester, wovon ein Semester auf die Masterarbeit entfällt. Insgesamt sind 120 Leistungspunkte (LP) zu erreichen, welche sich wie folgt aufteilen:

Pflicht-Kompetenzfeld „Methoden der Nanotechnologie“ 13 LP

3 Wahlkompetenzfelder (WK) 35-39 LP

Wahlbereich 20-24 LP

Studium Generale 6 LP

Labore 12 LP

Masterarbeit 6 Monate 30 LP Alle Veranstaltungen in den Kompetenzfeldern sind Prüfungsleistungen, unabhängig davon, wie es in der anbietenden Fakultät geregelt ist. Ausnahmen sind Laborpraktika, diese sind immer Studienleistungen.

Grundlagenkurse

Die Grundlagenkurse des Pflicht-Kompetenzfeldes sind von allen Studierenden zu besuchen und ver-mitteln wichtige Kenntnisse aus den Methoden der Nanotechnologie.

Wahlkompetenzfelder (35-39 LP)

Neben den Grundlagenkursen sind von den Studierenden drei der angebotenen Wahlkompetenzfelder als Vertiefungsfächer zu wählen:

Chemie Chemie der Nanowerkstoffe Lasertechnik/Photonik Materialphysik Mikro- und Nanoelektronik Mikroproduktionstechnik Biomedizintechnik

Die Zusammensetzung der Wahlkompetenzfelder finden Sie auf Seiten 11-12.

Wahlkurse (20-24 LP)

Im Wahlbereich Master können Veranstaltungen aus der Liste auf Seiten 13-14 gewählt werden. Zusammen mit den Wahlkompetenzfeldern sollen dabei mind. 59 LP erreicht werden.

Studium Generale (6 LP)

Für das Studium Generale besteht die Wahlfreiheit aus dem gesamten Angebot der Universität, sofern die Veranstaltungen mit Leistungspunkten versehen sind. Diese Module gehen unbenotet als Studien-leistungen in das Masterstudium ein.

Labore (360 Stunden, 12 LP)

Im Rahmen des Studiums müssen die Studierenden drei verschiedene Labore absolvieren. Als Labore sind ein Labor Halbleitertechnologie (Prof. Osten), ein Laborpraktikum Festkörperphysik (Dozenten der Festkörperphysik) sowie ein Mikrotechniklabor (Prof. Rissing) vorgesehen.

Masterarbeit (6 Monate, 30 LP)

Den Abschluss des Studiums bildet die Masterarbeit mit einer Gesamtdauer von sechs Monaten. Zu-sätzlich zu der schriftlichen Ausarbeitung geht ein verpflichtender Vortrag über die Arbeit in die Note ein. Um zur Masterarbeit zugelassen zu werden müssen bereits 70 LP des Masterstudiums erbracht sein. Die Anmeldung zur Masterarbeit erfolgt über ein Formular im Prüfungsamt.


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Pflicht-Kompetenzfeld: Methoden der Nanotechnologie (13 LP)

Physikalische Materialchemie (Teil Funktionsprinzipien ausgewählter Festkörpermaterialien)

Caro WS 8 LP

Quantenstrukturbauelemente1 Haug SS 5 LP

Wahl-Kompetenzfeld 1: Chemie (12 LP)

Grenzflächen, Kolloide und Nanoteilchen (2V+2V) Becker/

Caro SS 5 LP

Instrumentelle Methoden II (2V) Heitjans/ Grabow

SS 3 LP

Praktikum zur Vorlesung „Funktionsprinzipien ausgewähl-ter Festkörpermaterialien“ (3P)

Caro WS 4 LP

Wahl-Kompetenzfeld 2: Chemie der Nanowerkstoffe (11 LP)

Anorganische Materialchemie2 (6V+1Ü, ohne P) Behrens WS&SS

8 LP

Anorganische Chemie II (nur 2V) Renz/

Schneider WS 3 LP

Wahl-Kompetenzfeld 3: Lasertechnik/Photonik (13 LP)

Lasermaterialbearbeitung Overmeyer/

Wolfers SS 4 LP

Photonik Dozenten der Physik

WS 4 LP

Atom- und Molekülphysik Dozenten der Physik

WS 5LP

Wahl-Kompetenzfeld 4: Materialphysik (13 LP)

Grundlagen der Epitaxie Fissel SS 4 LP

Molekulare Elektronik Dozenten der Physik

SS 4 LP

Oberflächenphysik Dozenten der Physik

WS 5 LP

1 Kenntnisse der Vorlesung „Einführung in die Festkörperphysik“ werden vorausgesetzt. 2 Kenntnisse der Vorlesung „Anorganische Chemie II“ werden vorausgesetzt


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Wahl-Kompetenzfeld 5: Mikro- und Nanoelektronik (12 LP)

Halbleitertechnologie1 Osten WS 4 LP

Technologie integrierter Bauelemente Osten SS 4 LP

Bipolarbauelemente Wietler WS 4 LP

Wahl-Kompetenzfeld 6: Mikroproduktionstechnik (12 LP)

Nanoproduktionstechnik Rissing SS 4 LP

Produktion optoelektronischer Systeme Overmeyer WS 4 LP

Aufbau- und Verbindungstechnik Rissing/Wurz SS 4 LP

Wahl-Kompetenzfeld 7: Biomedizintechnik (12 LP)

Mikro- und Nanotechnik in der Biomedizin

Rissing WS 4 LP

Sensoren in der Medizintechnik Zimmermann SS 4 LP

Biokompatible Werkstoffe I Klose/Eifler SS 4 LP

1 Falls schon im Bachelor belegt, muss „Sensoren und Nanosensorik“ (Prof. Zimmermann) gehört werden


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Wahlbereich Chemie

Praktikum Festkörpersynthese und Materialpräparation1 Behrens WS&SS 4LP

Praktikum Grenzflächen, Kolloide und Nanoteilchen (3P)

Becker SS 3LP

Anorgan. Chemie für Lehramt (2S+6P) Schneider WS 6 LP

Anorganische Chemie III (nur 2V) Renz WS 3 LP

Praktikum Fortgeschrittene anorganische Chemie für Nanotechnologie2

Renz WS 3 LP

Biomaterialien und Biomineralisation Behrens WS 8 LP

Grundlagen der Materialanalytik (2V) Caro/Dorf WS 3 LP

Praktikum zu Grundlagen der Materialanalytik Caro/Dorf WS 3 LP

Instrumenteller Methoden III (2V) Cox WS 3 LP

Molekulare und polymere Materialien (3V) Butenschön/Giese/ Renz

SS 4 LP

Praktikum zu Molekulare und polymere Materialien Butenschön/Giese/ Renz

SS 4 LP

Organische Chemie I (4V+1Ü) Butenschön/ Kalesse

WS 6 LP

Physikalische Chemie II Imbihl WS 4 LP

Wahlbereich Elektrotechnik

Grundlagen der Epitaxie Fissel SS 4 LP

Grundlagen integrierter Analogschaltungen Mathis WS 4 LP

MOS-Transistoren und Speicher Wietler SS 4 LP

Messtechnik I Reithmeier WS 4 LP

Entwicklungs- und Konstruktionsmethodiken Lachmeyer WS 4 LP

Sensorik und Nanosensoren3 Zimmermann WS 4 LP

Modellierung elektromechanischer Mikrosysteme Mathis SS 4 LP

1 Beide Vorlesungen des Moduls Anorganische Materialchemie werden vorausgesetzt. 2 Beide Vorlesungen Anorganische Chemie II und III werden vorausgesetzt. 3 Sofern nicht schon im Bachelorstudium gehört


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Wahlbereich Physik

Einführung in die Festkörperphysik1 (nur V+Ü) Dozenten der Physik

WS 5 LP

Praktikum zu Einführung in die Festkörperphysik² Dozenten der Physik

WS 3 LP

Physik der Solarzelle Brendel SS 6 LP

Grundlagen der Lasermedizin & Biophotonik Lubatschowski, Krüger WS 3 LP

Seminar zu Photonik Dozenten der Physik

WS 3LP

Nichtlineare Optik Dozenten der Physik

SS 5 LP

Praktikum zu Atom- und Molekülphysik Dozenten der Physik

WS 3 LP

Molekulare Elektronik Dozenten der Physik

SS 4LP

Physik in Nanostrukturen Dozenten der Physik

SS 5 LP

Physik in niedrigen Dimensionen Dozenten der Physik

SS 8 LP

Halbleiterphysik - Optoelektronik Dr. Hübner SS 4 LP

Wahlbereich Maschinenbau

Biomedizinische Technik für Ingenieure Glasmacher WS 4 LP

Beschichtungstechnik und Lithografie Rissing WS 4 LP

Thermodynamik I (für Maschinenbauer) Kabelac WS 4 LP

Nanoproduktionstechnik Rissing SS 4 LP

Optische Messtechnik Reithmeyer SS 4 LP

Qualitätsmanagement Denkena SS 4 LP

Implantologie Glasmacher SS 4 LP

Laser in der Biomedizintechnik Kaierle WS 4 LP

Biophotonik-Bildgebung und Manipulation von biologischen Zellen

Krüger SS 4 LP

Entwicklungs- und Konstruktionsmethodiken Lachmeyer WS 4 LP

Oberflächentechnik Möhwald SS 4 LP

Außerdem zugelassen im Wahlbereich sind alle Veranstaltungen aus den Wahlkompetenzfeldern, die nicht belegt werden.

1 Wenn nicht schon im Bachelorstudium belegt.

28.08.2015 Teil C: Verzeichnis der Kursbeschreibungen

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Laborpraktika

Die Studierenden erwerben spezielle praktische Fertigkeiten und Kenntnisse der Festkörperphysik und können die entsprechend erforderlichen Methoden selber anwenden. Dabei entwickeln sie neben dem Fachwissen auch ihre Kommunikationsfähigkeit und Methodenkompetenz bei der Umsetzung von Fachwissen weiter. Das Labor Halbleitertechnologie vermittelt anhand mehrerer Versuche praxisnah die wichtigen Aspekte der Halbleitertechnologie. Im Laborpraktikum Mikrotechnik erlernen die Studierenden Grundlagen des spinabhängigen Transports, mit dem die Erfassung magnetischer Felder möglich ist sowie die dazugehörige Messtechnik.

Festkörperphysik Dozenten der

Festkörperphysik WS/ SS

4 LP

Halbleitertechnologie Osten WS 4 LP

Mikrotechnik Rissing WS/ SS

4 LP

Semester 1 Semester 2 Semester 3 Semester 4 LP

Pflicht‐

Kompeten

zfeld

„Methoden der

Nanotechnologie“ Physikalische Materialchemie

13 Quantenstrukturbauelemente

3 W

ahl‐

kompeten

z‐felder (WK)

Wahlkompetenzfelder: Chemie, Chemie der Nanowerkstoffe, Lasertechnik/Photonik, Materialphysik, Mikro‐ und Nanoeletronik, Mikroproduktionstechnik und Biomedizintechnik

35‐39

Wahl‐

bereiche Wahlmodule gemäß Modulkatalog

(Chemie, Elektrotechnik, Physik und Maschienenbau)

20‐24

Studium

Gen

erale

Lehrveranstaltungen im Umfang von mindestens 6 LP. Für das Studium Generale besteht die Wahlfreiheit aus dem gesamten Angebot der Universität, sofern die Veranstaltungen mit Leistungspunkten versehen sind. Diese Module gehen unbenotet als Studienleistungen in das Masterstudium ein.

6

Labore Labor Halbleitertechnologie

Laborpraktikum Festkörperphysik Mikrotechniklabor

12

Master‐

arbeit

Masterarbeit 6 Monate 30


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Teil C: Verzeichnis der Kursbeschreibungen

InhaltInhaltsverzeichnis ........................................................................................................................................................................ 3 Einleitung ..................................................................................................................................................................................... 4 Teil A: Bachelorstudium ............................................................................................................................................................... 5 Allgemeines ................................................................................................................................................................................. 5

Grundlagenstudium (109 LP) ................................................................................................................................................... 5 Kompetenzfeld: Einführung in die Nanotechnologie (4 LP) ..................................................................................................... 5 Kompetenzfeld: Chemie (16 LP) .............................................................................................................................................. 5 Kompetenzfeld: Elektrotechnik und Informatik (21 LP) ............................................................................................................ 5 Kompetenzfeld: Maschinenbau (16 LP) ................................................................................................................................... 6 Kompetenzfeld: Mathematik (26 LP)........................................................................................................................................ 6 Kompetenzfeld: Physik (26 LP) ............................................................................................................................................... 6

Vertiefungsstudium (32 LP) ...................................................................................................................................................... 7 Kompetenzfeld: Chemie (16LP) ............................................................................................................................................... 7 Kompetenzfeld: Elektrotechnik und Informatik (16LP) ............................................................................................................. 7 Kompetenzfeld: Maschinenbau (16 LP) ................................................................................................................................... 7 Kompetenzfeld: Physik (16 LP) ............................................................................................................................................... 7

Schlüsselkompetenzen (11 LP) ................................................................................................................................................ 8 Fachpraktikum (12 Wochen, 15 LP) ......................................................................................................................................... 8 Fachexkursionen (3 Tage, 1 LP) .............................................................................................................................................. 8 Bachelorarbeit (360 Stunden, 12 LP) ....................................................................................................................................... 8 Studienverlauf .......................................................................................................................................................................... 8

Teil B: Masterstudium ................................................................................................................................................................ 10 Allgemeines ............................................................................................................................................................................ 10 Grundlagenkurse .................................................................................................................................................................... 10 Wahlkompetenzfelder (35-39 LP) ........................................................................................................................................... 10 Wahlkurse (20-24 LP) ............................................................................................................................................................ 10 Studium Generale (6 LP) ........................................................................................................................................................ 10 Labore (360 Stunden, 12 LP) ................................................................................................................................................. 10 Masterarbeit (6 Monate, 30 LP) .............................................................................................................................................. 10

Pflicht-Kompetenzfeld: Methoden der Nanotechnologie (13 LP) ............................................................................................... 11 Wahl-Kompetenzfeld 1: Chemie (12 LP).................................................................................................................................... 11 Wahl-Kompetenzfeld 2: Chemie der Nanowerkstoffe (11 LP) .................................................................................................... 11 Wahl-Kompetenzfeld 3: Lasertechnik/Photonik (13 LP) ............................................................................................................. 11 Wahl-Kompetenzfeld 4: Materialphysik (13 LP) ......................................................................................................................... 11 Wahl-Kompetenzfeld 5: Mikro- und Nanoelektronik (12 LP) ...................................................................................................... 12 Wahl-Kompetenzfeld 6: Mikroproduktionstechnik (12 LP) ......................................................................................................... 12 Wahl-Kompetenzfeld 7: Biomedizintechnik (12 LP) ................................................................................................................... 12 Wahlbereich Chemie ................................................................................................................................................................. 13 Wahlbereich Elektrotechnik ....................................................................................................................................................... 13 Wahlbereich Physik ................................................................................................................................................................... 14 Wahlbereich Maschinenbau ....................................................................................................................................................... 14 Laborpraktika ............................................................................................................................................................................. 15 Teil C: Verzeichnis der Kursbeschreibungen ............................................................................................................................. 16

Bachelorstudium .................................................................................................................................................................... 19 Lernergebnisse ...................................................................................................................................................................... 19

Hinweise zu den Kursbeschreibungen: Prüfungsart und Prüfungsdauer ............................................................................... 20 Abkürzungen: ......................................................................................................................................................................... 20

Einführung in die Nanotechnologie ........................................................................................................................................ 21 Einführung in die Allgemeine und Anorganische Chemie ...................................................................................................... 22 Physikalische Chemie I .......................................................................................................................................................... 23 Anorganische Chemie 1 ........................................................................................................................................................ 25 Instrumentelle Methoden 1 .................................................................................................................................................... 26 Technische Chemie 1 ............................................................................................................................................................ 29 Grundlagen der Elektrotechnik I ............................................................................................................................................ 30 Grundlagen der Elektrotechnik II ........................................................................................................................................... 31 Grundpraktikum Elektrotechnik (für Nanotechnologie) .......................................................................................................... 32 Grundlagen der Materialwissenschaften ................................................................................................................................ 33 Grundlagen der Messtechnik – Messtechnik I ....................................................................................................................... 34 Grundlagen der Halbleiterbauelemente ................................................................................................................................. 35 Informationstechnisches Praktikum ....................................................................................................................................... 36 Sensorik und Nanosensoren - Messen nicht-elektrischer Größen ......................................................................................... 37 Technische Mechanik I für Maschinenbauer ......................................................................................................................... 38 Technische Mechanik II für Maschinenbauer ........................................................................................................................ 39 Mikro- und Nanotechnologie .................................................................................................................................................. 40 Mikro- und Nanosysteme ....................................................................................................................................................... 41


Seite 17

Werkstoffkunde ...................................................................................................................................................................... 42 Entwicklungs- und Konstruktionsmethodiken ........................................................................................................................ 43 Mathematik I für Ingenieure ................................................................................................................................................... 44 Mathematik II für Ingenieure .................................................................................................................................................. 45 Mathematik III für Ingenieure ................................................................................................................................................. 46 Mathematik IV für Ingenieure ................................................................................................................................................. 47 Physik I - Mechanik und Relativität ........................................................................................................................................ 48 Physik II – Elektrizität ............................................................................................................................................................. 49 Physik III -Optik, Atomphysik, Quantenphänomene .............................................................................................................. 50 Grundpraktikum Physik (für Nanotechnologie) ...................................................................................................................... 51 Elektronik und Messtechnik ................................................................................................................................................... 52 Regelungstechnik I ................................................................................................................................................................ 53 Einführung in die Festkörperphysik ....................................................................................................................................... 54 Seminar Nanotechnologie ..................................................................................................................................................... 55 Einführung in den Gewerblichen Rechtsschutz ..................................................................................................................... 56 Technisches Englisch ............................................................................................................................................................ 57 Qualitätsmanagement ............................................................................................................................................................ 58 Fachpraktikum 12 Wochen .................................................................................................................................................... 59 Bachelorarbeit ....................................................................................................................................................................... 60

Masterstudium ........................................................................................................................................................................ 61 Lernergebnisse ...................................................................................................................................................................... 61

Hinweise zu den Kursbeschreibungen: Prüfungsart und Prüfungsdauer ............................................................................... 62 Abkürzungen: ......................................................................................................................................................................... 62

Anorganische Chemie II ........................................................................................................................................................ 63 Anorganische Materialchemie ............................................................................................................................................... 66 Biomaterialien und Biomineralisation ..................................................................................................................................... 68 Grenzflächen, Kolloide und Nanoteilchen .............................................................................................................................. 70 Grundlagen der Materialanalytik ............................................................................................................................................ 73 Instrumentelle Methoden II .................................................................................................................................................... 76 Molekulare und Polymere Materialien .................................................................................................................................... 78 Organische Chemie I ............................................................................................................................................................. 81 Physikalische Chemie II ......................................................................................................................................................... 83 Physikalische Materialchemie ................................................................................................................................................ 84 Praktikum zur Vorlesung „Funktionsprinzipien ausgewählter Festkörpermaterialien“ ............................................................ 88 Bipolarbauelemente ............................................................................................................................................................... 90 Grundlagen der Epitaxie ........................................................................................................................................................ 91 Grundlagen integrierter Analogschaltungen .......................................................................................................................... 92 Halbleitertechnologie ............................................................................................................................................................. 93 Laborpraktikum Halbleitertechnologie .................................................................................................................................... 94 Grundlagen der Messtechnik – Messtechnik I ....................................................................................................................... 95 MOS-Transistoren und Speicher ........................................................................................................................................... 96 Sensoren in der Medizintechnik ............................................................................................................................................. 97 Sensorik und Nanosensoren - Messen nicht-elektrischer Größen ......................................................................................... 98 Modellierung elektromechanischer Mikrosysteme ................................................................................................................. 99 Technologie integrierter Bauelemente ................................................................................................................................. 100 Aufbau- und Verbindungstechnik ......................................................................................................................................... 101 Biokompatible Werkstoffe .................................................................................................................................................... 102 Biophotonik –Bildgebung und Manipulation von biologischen Zellen .................................................................................. 103 Entwicklungs- und Konstruktionsmethodiken ...................................................................................................................... 104 Oberflächentechnik .............................................................................................................................................................. 105 Biomedizinische Technik für Ingenieure I ............................................................................................................................ 106 Beschichtungstechnik und Lithografie ................................................................................................................................. 107 Grundlagen der Lasermedizin und Biophotonik ................................................................................................................... 108 Halbleiterphysik - Optoelektronik ......................................................................................................................................... 109 Implantologie ....................................................................................................................................................................... 110 Laser in der Biomedizintechnik ............................................................................................................................................ 111 Lasermaterialbearbeitung .................................................................................................................................................... 112 Mikro- und Nanotechnologie in der Biomedizin ................................................................................................................... 113 Nanoproduktionstechnik ...................................................................................................................................................... 114 Optische Messtechnik .......................................................................................................................................................... 115 Produktion optoelektronischer Systeme .............................................................................................................................. 116 Qualitätsmanagement .......................................................................................................................................................... 117 Thermodynamik I (für Maschinenbauer) .............................................................................................................................. 118 Atom- und Molekülphysik ..................................................................................................................................................... 119 Einführung in die Festkörperphysik ..................................................................................................................................... 120 Molekulare Elektronik .......................................................................................................................................................... 121 Nichtlineare Optik ................................................................................................................................................................ 122 Oberflächenphysik ............................................................................................................................................................... 123 Photonik ............................................................................................................................................................................... 124 Seminar zu Photonik ............................................................................................................................................................ 125 Physik in Nanostrukturen ..................................................................................................................................................... 126


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Festkörperphysik in niedrigen Dimensionen ......................................................................................................................... 127 Physik der Solarzelle ........................................................................................................................................................... 128 Quantenstrukturbauelemente .............................................................................................................................................. 129 Masterarbeit ......................................................................................................................................................................... 130

28.08.2015 Teil C: Verzeichnis der Kursbeschreibungen: Bachelor

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Bachelorstudium

Lernergebnisse

Aufgaben und Anforderungen im Fach Nanotechnologie:

Die Nanotechnologie befasst sich mit Strukturen, die in mindestens einer Dimension kleiner als 100 nm sind. Nano-technologie zielt auf die Herstellung dieser Strukturen, die Detektion und Modifikation ihrer Eigenschaften sowie das Erschließen von Nutzungspotentialen für konkrete Anwendungsfelder.

Dies erfordert fundierte Kenntnisse in denjenigen Teilgebieten von Physik, Chemie, Elektrotechnik und Maschinen-bau, die für die Nanotechnologie einschlägige Aspekte behandeln.

Die Herausforderung bei der Bearbeitung nanotechnologischer Fragestellungen besteht darin, das Wissen sowie Ansätze und Methoden der beteiligten Disziplinen in Forschung und Entwicklung zu verknüpfen und neue disziplin-übergreifende Lösungen zu schaffen (innovatives und interdisziplinäres Arbeiten).

Wesentliche Qualifikationsziele im Bachelorstudiengang Nanotechnologie sind

der Aufbau eines breiten Grundlagenwissens in den Disziplinen Physik, Chemie, Elektrotechnik und Maschi-nenbau: grundlegendes Verständnis für die Prinzipien naturwissenschaftlicher und ingenieurwissenschaftlicher Er-kenntnisgewinnung und Theoriebildung und die Fähigkeit zur Veranschlagung abstrakter Modellvorstellungen und Konzepte zur Bearbeitung konkreter Fragestellungen und zur Lösung realer Problemstellungen;

die Entwicklung eines komplexen, disziplinübergreifenden Blicks auf nanotechnologische Fragestellungen;

das Nach- und Mitvollziehen nanotechnologischer Problemstellungen sowie die Entwicklung von Lösungsan-sätzen und Forschungsfragestellungen.

Absolventinnen/Absolventen im Bachelorstudiengang Nanotechnologie sind in der Lage

spezifische Effekte im Nanobereich zu verstehen und zu erklären;

Gesetzmäßigkeiten, Eigenschaften und Prozesse als zweckdienlich für die Realisierung nanotechnologischer Funktionen zu erkennen und nutzbar zu machen;

einfache nanotechnologische Probleme in verschiedenen disziplinären Hinsichten zu analysieren, systematisch theoriegeleitet zu erschließen und ein disziplinübergreifendes Problemverständnis zu entwickeln;

(aufbauend auf der Problemanalyse) Strategien zur Bearbeitung nanotechnologischer Problemstellungen ein-zusetzen und situativ anzupassen;

allgemeines fachlich-methodisches und fachlich-operatives Handwerkszeug adäquat einzusetzen: Verfahren zur systematischen Bearbeitung von Problemstellungen; Strategien zum zielorientierten Bearbeiten von Aufga-benstellungen und zur Gestaltung von Prozessen; Kenntnis grundlegender Mess-, Test- und Prüftechniken.


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Hinweise zu den Kursbeschreibungen: Prüfungsart und Prüfungsdauer

In einigen Fällen findet sich als Angabe zur Art der Prüfung der Vermerk „schriftlich oder mündlich“. Hier wird die Prüfungsform zum Semesterbeginn bekannt gegeben. Die Klausurdauer beträgt in der Regel 15-25 Minuten pro Leistungspunkt des Wertes der Prüfung. Die Dauer der mündlichen Prüfung beträgt je Prüfling in der Regel 5-10 Minuten je Leistungspunkt des Prüfungsfa-ches.

Abkürzungen:

LP: Leistungspunkte P: Praktikum S: Seminar SS: Sommersemester SWS: Semesterwochenstunden Ü/U: Übung V: Vorlesung WS: Wintersemester


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Einführung in die Nanotechnologie

Introduction to Nanotechnology Verantwortliche: Caro, Osten, Rissing, Pfnür Ziel des Kurses: Der Kurs soll einen ersten Überblick über die vielfältigen Forschungen und Anwendungen von aktueller Nanotech-nologie geben. Er ist gedacht als eine Reihe von anschaulichen Übersichtsvorlesungen, die die Lust auf mehr we-cken.

Inhalt: - Bottom-up, top-down und Quanteneffekte in kleinsten Dimensionen - Chemie der Nanomaterialien - Synthese, Charakterisierung und Verarbeitung von Nanoteilchen -Chemische und physikalische Methoden der Nanostrukturierung von Materie - Funktionsprinzipien von Nanomaterialien - Organisation von Nanoteilchen - elektronische Bauelemente im Nanobereich- - Technologien zur Herstellung ultradünner Schichten und Analysemethoden

Empfohlene Vorkenntnisse: ---

Voraussetzungen:

Literaturempfehlung: Wiley-VCH, Weinheim; Bundesministerium für Bildung und Forschung: Nanotechnologie - Innovationen

für die Welt von morgen. Jeremy J. Ramsden: Nanotechnology: An Introduction, Elsevier 2011

Besonderheiten: Professorenkollektiv Präsenzstudienzeit: 36h Selbststudienzeit: 84h Art der Prüfung: schriftlich Studienleistung: keine LP: 4 V2/Ü1 WS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Einführung in die Allgemeine und Anorganische Chemie

Introduction to General and Inorganic Chemistry Verantwortliche: Binnewies, Renz, Boysen Ziel des Kurses: Die Studierenden werden in die Lage versetzt, einfache Konzepte der Chemie zu verstehen und anzuwenden. Die in der Vorlesung behandelten Themen werden in Übungsgruppen anhand von vorgegebenen Übungsaufgaben vertieft. Dies ist die erste der Chemievorlesungen, hier sollen zukünftige Nanotechnologen stoffliches Verständnis und stoffliche Kenntnisse als Basis der Materialwissenschaft erwerben. Diese grundlegenden Kenntnisse bilden die Basis materialwissenschaftlicher Aspekte der Nanotechnologie.

Inhalt: - Atombau - Chemische Bindung - Aufbau von Elementen und Verbindungen - Schmelz- und Siedeverhalten von Ein- und Zweistoffsystemen - Thermodynamik chemischer Reaktionen: Massenwirkungsgesetz, homogene und heterogene Gleichgewichte - Kinetik chemischer Reaktionen: Arrhenius-Beziehung, Reaktionsordnung - Chemie wässriger Lösungen: Säuren/Basen, Oxidation/Reduktion, schwerlösliche Ionenverbindungen - Nomenklatur anorganischer und organischer Stoffe Empfohlene Vorkenntnisse: ---

Voraussetzungen:

Literaturempfehlung: M. Binnewies, M. Jäckel, H. Willner, G. Rayner-Canham, Allgemeine und Anorganische Chemie, 1. Auflage 2004, Spektrum-Verlag

Besonderheiten: --- Präsenzstudienzeit und Selbststudienzeit: insgesamt 300 h Art der Prüfung: keine Studienleistung: schriftlich, Vortrag und Labor LP: 10 V1/Ü1/S1/P2 WS Empfohlen ab dem: 3. Semester


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Physikalische Chemie I

Modulname Physikalische Chemie I (Physical Chemistry I)

Art der Lehrveranstaltung V Physikalische Chemie I (4 SWS) Ü Physikalische Chemie I (2 SWS)

Semester SS / 4. Semester Verantwortlicher Imbihl (Vorlesung) Dozenten Becker(Tutorium, Klausur) Sprache Deutsch Arbeitsaufwand 70 h Präsenzzeit

110 h Selbststudium Leistungspunkte 6 LP Voraussetzungen nach Prüfungsordnung Keine Empfohlene Voraussetzungen Lehrinhalte der Module Mathematik und Experimental-

physik Studienleistungen Tutorium Prüfungsleistungen Klausur Modulprüfung Siehe Studienleistung Medienformen: Tafel, Overheadfolien, Arbeitsblätter Vorlesung und Übung Physikalische Chemie I Qualifikationsziele

1.) Fachkompetenzen Die Studierenden lernen die allgemeinen Prinzipien zur Beschreibung von physikalisch-chemischen Zusammenhängen kennen. Sie kennen die Grundlagen der Thermodynamik, der Kinetik und der Gleichgewichtselektrochemie. Dazu gehören die Gesetze zur Beschreibung idealer und realer Gase, die Formalismen zur Beschrei-bung der physikalischen Eigenschaften fluider Phasen, die Beschreibung von Phasenübergängen und die Beschreibung von Systemeigenschaften mittels der Prozess- und Zustandsvariablen T, p, ∆U, ∆H, ∆S und ∆G, Zusätzlich erlernen die Studierenden die folgenden Themen: die Hauptsätze der Ther-modynamik und deren Anwendung, Kreisprozesse, Wirkungsgrade, Temperaturskalen, das chemi-sche Potential, das chemische Gleichgewicht, der Begriff der Aktivierungsenergie und die Theorie des Übergangszustandes, der Ladungstransport in Elektrolytlösungen und Ionenbeweglichkeit, der Auf-bau von galvanischen Zellen und die elektromotorische Kraft (EMK).

2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden verfügen über die fachlichen – insbesondere die theoretischen – Grundlagen, um Systeme in Gas- und kondensierter Phase an Hand der Zustandsvariablen p, T, V und n zu beschrei-ben. Außerdem können sie qualitative und quantitative Energiebilanzen chemischer Reaktionen er-stellen. Die Studierenden sind zusätzlich in der Lage den Ablauf chemischer Reaktionen durch ther-modynamische Zustandsgrößen zu charakterisieren, nicht-ideales Verhalten von Systemen zu erfas-sen und zu begründen, die Geschwindigkeit von chemischen Reaktionen mittels der charakteristi-schen Größen der Halbwertszeit und Ratenkonstante zu erfassen, die elektrische Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen zu charakterisieren sowie das (elektrochemische) Potential von galvanischen Ket-ten zu bestimmen und Redoxreaktionen quantitativ zu beschreiben.

3.) Handlungskompetenzen Die Studierenden können fundamentale physikalisch-chemische Prinzipien der Thermodynamik, Kine-tik und Elektrochemie mittels des entsprechenden theoretischen Formalismus beschreiben. Diesen Formalismus können sie in Beispielaufgaben anwenden und entsprechende Lösungen erarbeiten. Des Weiteren können die Studierenden physikalisch-chemische Zusammenhänge entsprechend der wissenschaftlichen Fachsprache erfassen, bearbeiten und beschreiben sowie mit Hilfe von wissen-schaftlicher Literatur erschließen und begreifen. Inhalte

die Eigenschaften der Gase

der Erste Hauptsatz der Thermodynamik

Thermochemie

Bildungsenthalpien

Zustandsfunktionen und totale Differentiale


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der zweite Hauptsatz

der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik

Freie Energie und Freie Enthalpie

das chemische Potential

physikalische Umwandlung reiner Stoffe

die thermodynamische Beschreibung von Mischungen

kolligative Eigenschaften

Aktivitäten

Phasendiagramme

das chemische Gleichgewicht

die Verschiebung des Gleichgewichtes bei Änderung der Reaktionsbedingung

Gleichgewichtselektrochemie

Formalkinetik

In den Übungen wird der Vorlesungsstoff anhand von Übungsaufgaben vertieft. Literatur P.W. Atkins, Physikalische Chemie, 3. korr. Aufl., Wiley-VCH, Weinheim 2002 G. Wedler, Lehrbuch der Physikalischen Chemie, 4. Aufl., Wiley-VCH, Weinheim 1997


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Anorganische Chemie 1

Modulname, Nr. Anorganische Chemie 1 (Inorganic Chemistry 1)

Art der Lehveranstaltung V Anorganische Chemie I (4 SWS) Ü Anorganische Chemie I (1 SWS)

Semester SS / 4. Semester Verantwortliche Behrens, Renz, Schneider Dozenten Behrens, Renz, Schneider Sprache Deutsch Arbeitsaufwand 56 h Präsenzzeit

94 h Selbststudium Leistungspunkte 6 LP Voraussetzungen nach Prüfungsordnung Keine Empfohlene Voraussetzungen Grundkenntnisse in Allgemeiner Chemie Studienleistungen Keine Prüfungsleistungen mündlich

(mit 16 LP für die ganze Vertiefung Chemie gewichtet) Medienformen Tafelanschrieb, Overheadfolien, Powerpoint-

Präsentation, Arbeitsblätter, Schaustücke, Experimen-te

Vorlesung und Übung Anorganische Chemie I Qualifikationsziele 1.) Fachkompetenzen Im Modul Anorganische Chemie I erwerben die Studierenden einen grundlegenden Überblick über die Eigenschaften, Strukturen und Reaktionen der Haupt- und Nebengruppenelemente und deren Verbin-dungen. Sie lernen technisch wichtige Reaktionen und Prozesse an Beispielen kennen und können diese auf andere Systeme übertrage. Sie erkennen Zusammenhänge zwischen Struktur, Eigenschaf-ten und Anwendungen der Elemente und Verbindungen. Durch die Vorlesung und Übung erwerben sie substanzielle Kenntnisse der und ein grundlegendes Verständnis für die Anorganische Chemie. 2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden sind in der Lage, den auf dieser Vorlesung aufbauenden Modulen Anorganische Chemie 2 und Anorganische Chemie 3 zu folgen und insbesondere die Anforderungen in den Praktika eigenständig zu erarbeiten. Sie können Vorgänge in anorganisch-chemischen Experimenten verste-hen. 3.) Handlungskompetenzen Die Studenten können die Theorie auf Demonstrativversuche anwenden und die Sachverhalte in den zugehörigen Übungen schriftlich und verbal darstellen. Inhalte: Die Vorlesung folgt in ihrer Gliederung dem Aufbau des Periodensystems und behandelt nacheinander die Chemie des Wasserstoffs, der Elemente des s-Blocks (Alkalimetalle, Erdalkalimetalle) und des p-Blocks (Triele, Tetrele, Pentele, Chalkogene, Halogene, Edelgase) sowie ausgewählte Elemente der Nebengruppen (I. und II. Nebengruppe, III. Nebengruppe gemeinsam mit Lanthanoiden und Actinoiden, IV. bis VIII. Nebengruppe). Die Inhalte in diesen einzelnen Bereichen spiegeln sich in der folgenden Aufzählung wieder: Vorkommen, Darstellung, Struktur, Eigenschaften und Verwendung der Elemente sowie die Herstellung, Eigenschaften und Verwendung ihrer wichtigsten Verbindungen; in-dustriell wichtige Stoffe finden besondere Berücksichtigung. Auf speziellere Aspekte der chemischen Bindung wird anhand von Beispielen eingegangen.

Literatur M. Binnewies, M. Jäckel, H. Willner, G. Rayner-Canham, Allgemeine und Anorganische Chemie, 1. Aufl., 2004, Spektrum Verlag; C.E. Mortimer, Chemie, 6. Aufl. 1996, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart; E. Riedel, Anorganische Chemie, 3. Aufl. 1994, de Gruyter, Berlin; A.F. Holleman, E.Wiberg, N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 101. Aufl. 1995, de Gruyter, Berlin 1995; U. Müller, Anorganische Strukturchemie, Teubner, Studienbücher Chemie, Stuttgart 1996


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Instrumentelle Methoden 1

Modulname, Nr. Instrumentelle Methoden 1 (Instrumental Methods)

Art der Lehrveranstaltung V Molekülsymmetrie / Kristallographie (2 SWS) V Instrumentelle Methoden I (2 SWS)

Semester WS / 5. Semester Verantwortliche Behrens Dozenten Behrens, Duddeck, Grabow, Schneider, Vogt, Wiebcke Sprache Deutsch Arbeitsaufwand 45 h Präsenzzeit

135 h Selbststudium Leistungspunkte 6 LP Voraussetzungen nach Prüfungsordnung keine Empfohlene Voraussetzungen Grundkenntnisse in Mathematik und Physik Studienleistungen Klausur (2 h) über die Themengebiete des Moduls Prüfungsleistungen keine Medienformen: Tafelanschrieb, Overheadfolien, Arbeitsblätter, Experimente Vorlesung Molekülsymmetrie/Kristallographie Qualifikationsziele 1.) Fachkompetenzen Die Studierenden erwerben grundlegende Kenntnisse zum Verständnis von Molekülsymmetrie, Mole-külbeweglichkeit und Kristallographie. 2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden verstehen die Grundoperationen zur Beschreibung von Molekülsymmetrien und können folglich deren Punktgruppen bestimmen. Sie verstehen die Formalismen zur Beschreibung der Kristallstruktur und sind in der Lage die Konstitution, Konfiguration und die Konformation von Molekü-len zu beschreiben und die damit einhergehenden Eigenschaften (Polarität, Chiralität) zu erkennen. 3.) Handlungskompetenzen Die Studierenden vertiefen die aus der Vorlesung vermittelten Inhalte in den Lehrveranstaltungen „In-strumentelle Methoden I - III“ und nutzen diese als Basis für anschließende Praktika. Sie beherrschen die Grundbegriffe und wenden diese zur Klärung von Sachverhalten an. Inhalte

Grundlagen der Gruppentheorie

Molekülsymmetrie und Symmetrielemente o Konstitution, Konfiguration und Konformation von Molekülen o Chiralität, Prochiralität und Pseudochiralität o Konformationsanalyse

Kristallographie o der kristalline Zustand o Kristallstruktur o Gitterbegriff o Grundbegriffe der Kristallmorphologie o Bravais-Gitter o Kristallklassen o Raumgruppen o kristallographische Beschreibung o Aufklärung von Kristallstrukturen

Literatur Borchardt-Ott, Zschunke, Dale Weitere Literatur wird in der LV bekannt gegeben.


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Vorlesung Instrumentelle Methoden I Qualifikationsziele 1.) Fachkompetenzen Die Studierenden eignen sich grundlegende Kenntnisse in den Themenbereichen der Lichtmikrosko-pie, Röntgenspektroskopie, IR-Spektroskopie und NMR-Spektroskopie sowie vertiefte Kenntnisse in der Röntgenbeugung an. 2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden kennen die Methoden zur Strukturaufklärung und sind mit den verschiedenen An-wendungsmöglichkeiten vertraut. Sie verstehen die chemische Verschiebung und die Kopplung be-nachbarter Atome bzw. Atomgruppen eines Moleküls in der 1H- und 13C-NMR-Spektroskopie und sind in der Lage mit den notwendigen Konstanten umzugehen. Sie kennen die elementaren Charakteristika von Röntgen-Pulverdiffraktogrammen und sind befähigt mittels der Röntgenbeugung die Kristallstruk-tur von Verbindungen zu ermitteln und Beugungserscheinungen zu verdeutlichen. 3.) Handlungskompetenzen Sie können die erworbenen Kenntnisse in den nachfolgenden Lehrveranstaltungen „Instrumentelle Methoden II und III“ und in den darauf basierenden Praktika anwenden und Sachverhalte schriftlich sowie verbal darstellen. Inhalte

1.) IR-Spektroskopie

Elektrische Dipole, harmonischer/anharmonischer Oszillator

Molekülschwingungen/-rotationen

Zusammenhang Molekülsymmetrie – Dipolmoment – IR-Spektrum

Prinzip der FT-IR, Aufbau eines IR-Spektrometers

Vergleich zur RAMAN-Spektroskopie

Zusammenhang: Kraftkonstante - Wellenzahl anhand typischer Bindungssituationen

Charakteristische Gruppenschwingungen

IR-Spektren typischer Stoffklassen der Chemie

Messmethoden (fest, flüssig, Lösung, gasförmig)

wichtige IR-Banden

Fingerprint-Bereich

OH-Banden

Isotopeneffekte 2.) NMR-Spektroskopie

Prinzip der NMR

Kernspin

Anregung

Relaxation

NMR-aktive Kerne

Abschirmung

Chemische Verschiebung

charakteristische chemische 1H- und 13C-NMR-Verschiebungen wichtiger funktioneller Gruppen

Spin-Spin-Kopplungen

Kopplungskonstanten

Überlagerung mehrerer Kopplungen

Pascalsches Dreieck

Karplus-Kurve

NMR-Lösungsmittel 3.) Massenspektrometrie

Ionisierung

Erkennung von Heteroatomen

typische Fragmentierungsreaktionen


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4.) Lichtmikroskopie

Aufbau eines Mikroskops

Polarisiertes Licht

Aufbau eines Polarisationsmikroskops

Dichroismus

Doppelbrechung

ordentlicher/außerordentlicher Strahl

Kristalle im Polarisationsmikroskop 5.) Röntgenspektroskopie

Spektroskopische Eigenschaften von Röntgenstrahlen

Erzeugung von Röntgenstrahlen

Detektion von Röntgenstrahlen

Röntgenfluoreszenzanalyse 6.) Röntgenbeugung

Beugung von Röntgenstrahlen am eindimensionalen Gitter

Beugung am dreidimensionalen Gitter

Beugung an Netzebenen

Geometrie der Beugung

Braggsche Gleichung

Beugung höherer Ordnung

Quadratische Formen

Gitter und reziprokes Gitter

Ewald-Konstruktion

Intensitäten von Röntgenbeugungsphänomenen

Beugung an einer Struktur

Einkristallmethoden

Gang einer Röntgen-Einkristallstrukturanalyse

Röntgenbeugung am Pulver

Allgemeine Charakteristika von Röntgen-Pulverdiffraktogrammen

Qualitative Phasenanalyse

Kristallographische Datenbanken

Indizierung von Röntgen-Pulverdiffraktogrammen

Gitterkonstantenbestimmung

Spezielle Aspekte der Röntgen-Pulverdiffraktometrie Literatur Hesse-Meyer-Zeeh, Manfred Reichenbächer, Jürgen Popp: Strukturanalytik organischer und anorganischer Verbindungen Lothar Spieß, Robert Schwarzer, Herfried Behnken, Gerd Teichert: Moderne Röntgenbeugung Werner Massa: Kristallstrukturbestimmung Aktuelle Literatur wird in der Vorlesung bekannt gegeben


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Technische Chemie 1

Modulname, Nr. Technische Chemie 1 (Technical Chemistry)

Art der Lehrveranstaltung V Technische Chemie I (2 SWS) Ü Technische Chemie I (1 SWS)

Semester SS / ab 4. Semester Verantwortliche Scheper Dozenten Bellgardt, Bahnemann, Scheper Sprache Deutsch Arbeitsaufwand 34 h Präsenzzeit

86 h Selbststudium Leistungspunkte 4 LP Voraussetzungen nach Prüfungsordnung Keine Empfohlene Voraussetzungen Keine Studienleistungen Klausur (2 h) über die Themengebiete des Moduls Prüfungsleistungen Keine Modulprüfung Siehe Studienleistung Medienformen Tafel, Overheadprojektor, Powerpoint-Präsentation,

Arbeitsblätter Vorlesung und Übung Technische Chemie I Qualifikationsziele 1) Fachkompetenzen Die Studierenden erarbeiten sich im Rahmen der Vorlesung Grundlagen auf dem Gebiet der Chemi-schen Reaktionstechnik. Sie lernen, welche Grundkenntnisse notwendig sind, um eine chemische Re-aktion unter wirtschaftlichen Bedingungen in großtechnischem Maßstab durchführen zu können. 2.) Methodenkompetenzen Neben der Fachkompetenz erhalten die Studierenden Einblicke in die berufliche Praxis der chemi-schen Produktionstechnik. Dabei werden gesetzliche Regelungen, z.B. Genehmigungsfragen, nicht ausgeklammert (Zusatzqualifikation). 3.) Handlungskompetenzen Die Studierenden vertiefen die erworbenen Kenntnisse in Übungen anhand von Aufgabenstellungen einzelner Themenbereiche aus der Praxis und können über ihre Ergebnisse mit anderen Studierenden diskutieren, Lösungsvorschläge unterbreiten und mit Grundbegriffen umgehen. Inhalte

- Definition der Chemischen Verfahrenstechnik; - Zusammenstellung wichtiger Grundlagen der chemischen Thermodynamik für die Reaktionstechnik; - Beschreibung von Nichtgleichgewichts-Systemen anhand von Bilanz- u. Materialgleichungen. - praxisrelevante Beispiele aus der Chemischen Kinetik unter Berücksichtigung der Kinetik heterogener

katalysierter Prozesse. - Verweilzeitverhaltens von idealem Durchfluss-Rührkessel, idealem Strömungsrohr und idealer Kas-

kade - Diskussion der Technischen Reaktionsführung. - Grundtypen chemischer Reaktoren und deren Umsatzverhalten anhand der Bilanzgleichungen am

Beispiel isothermer Reaktionsführung - Erste Grundlagen des Umsatzverhaltens nicht-isothermer Reaktoren Literatur

Fitzer, Fritz, Emig; Technische Chemie, Springer Lehrbuch H. Land, D. Clark: Biochemcial Engineering, MAcel Dekker, Inc. ISBN 0-8247-0099-6 H.-J. Rehm: Industrielle Mikrobiologe, Springer-Verlag, ISBN 3-540-09642-2


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Grundlagen der Elektrotechnik I

Basics of Electrical Engineering I Dozent: Zimmermann, Garbe Webseite: http://www.geml.uni-hannover.de/et1.html Ziel des Kurses: Die Studierenden sollen Probleme zu den unten genannten Gebieten verstehen, qualitativ und quantitativ analy-sieren und mit angepassten Methoden lösen können.

Inhalt: Elektrotechnische Grundbegriffe, Gleichstromnetzwerke, Wechselstromnetzwerke, Ortskurven. Empfohlene Vorkenntnisse: --- Voraussetzungen: ---

Literaturempfehlung: H. Haase, H. Garbe, H. Gerth: Grundlagen der Elektrotechnik (Lehrbuch), SchöneworthVerlag, Hannover 2005; H. Haase, H. Garbe: Grundlagen der Elektrotechnik - Übungsaufgaben mit Lösungen, SchöneworthVerlag, Hannover 2002; H. Haase, H. Garbe: Formelsammlung Grundlagen der Elektrotechnik, Institutsdruckschrift 2002

Besonderheiten: Lehrveranstaltung bestehend aus Vorlesung, Hörsaalübung und Gruppenübung. Zusätzlich wird eine Seminar-sprechstunde mit Kurzklausuren angeboten Präsenzstudienzeit: 56h Selbststudienzeit: 124h Art der Prüfung: keine Studienleistung: schriftlich V2/Ü2 LP: 6 WS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Grundlagen der Elektrotechnik II

Basics of Electrical Engineering II Dozent: Garbe/Zimmermann Webseite: http://www.geml.uni-hannover.de/et2.html Ziel des Kurses: Die Studierenden sollen Probleme zu den unten genannten Gebieten verstehen, qualitativ und quantitativ analy-sieren und mit angepassten Methoden lösen können.

Inhalt: Mathematische Begriffe der Feldtheorie, Elektrisches Feld, Strömungsfeld, magnetisches Feld

Empfohlene Vorkenntnisse: Grundlagen der ET I

Voraussetzungen: ----

Literaturempfehlung: H. Haase, H. Garbe, H. Gerth: Grundlagen der Elektrotechnik (Lehrbuch), SchöneworthVerlag, Hannover 2005; H. Haase, H. Garbe: Grundlagen der Elektrotechnik - Übungsaufgaben mit Lösungen, SchöneworthVerlag, Hannover 2002; H. Haase, H. Garbe: Formelsammlung Grundlagen der Elektrotechnik, Institutsdruckschrift 2002 Besonderheiten: Lehrveranstaltung bestehend aus Vorlesung, Hörsaalübung und Gruppenübung. Es finden wöchentliche Grup-penübungen mit studentischen Tutoren statt Präsenzstudienzeit: 84h Selbststudienzeit: 156h Art der Prüfung: schriftlich Studienleistung: keine V3/Ü3 LP: 8 SS Empfohlen ab dem: 2. Semester


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Grundpraktikum Elektrotechnik (für Nanotechnologie)

(Laboratory of Electrical Engineering)

Semesterlage Sommersemester + Wintersemester

Modulverantwortliche(r) Dierker, Garbe, Zimmermann

Lehrveranstaltungen (SWS)

Elektrotechnisches Grundlagenlabor: Elektrotechnik Teil I (4 Versuche SS) Elektrotechnisches Grundlagenlabor: Elektrotechnik Teil II (4Versuche WS)

Leistungsnachweis zum Erwerb der LP

Studienleistung: 2 x Laborübungen

Empfohlen ab 2. bzw. 3. Semester

Leistungspunkte (ECTS):

4 Präsenzstudium (h):

32 Selbststudium (h):

88

Kompetenzziele: Die Studierenden sollen theoretische und abstrakte elektrotechnische Arbeitsweisen prak-tisch umsetzen können und den grundlegenden Umgang mit einfachen elektrotechnischen Geräten beherrschen. Inhalte: Stoffplan Labor I: Versuche zu Gleichstrom und Gleichfeldern Stoffplan Labor II: Versuche zu elektromagnetischen Feldern, Wechsel- und Drehstrom, Transistoren Grundlegende Literatur: Versuchsvorbereitung anhand des Laborskripts

Empfohlene Vorkenntnisse: Vorlesungsstoff "Grundlagen der Elektrotechnik I und II"

ggf. Eingangsvoraussetzungen und ggf. Teilnehmerzahlbegrenzung: Die Teilnahme am Elektrotechnischen Grundlagenlabor II ist grundsätzlich nur Möglich, wenn das Labor I vollständig anerkannt wurde.


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Grundlagen der Materialwissenschaften

Introduction to Material Science Dozent: Osten Webseite: http://www.mbe.uni-hannover.de/index.php?id=91 Ziel des Kurses: Behandelt werden alle Aspekte der modernen Materialwissenschaften. Dabei geht es insbesondere um die Herausbildung von Kenntnissen über die Beziehungen zwischen mikroskopischem Materialaufbau (atomare bzw. kristalline Struktur, nanoskopische Defekte usw.) und makroskopischen mechanischen bzw. elektrischen Eigen-schaften für verschiedene Materialien, sowie über Möglichkeiten der gezielten Gestaltung von Materialien für die unterschiedlichsten Anwendungsfelder. Daneben soll das materialphysikalische Verständnis von Alltagsprozes-sen erweitert werden. Inhalt: - Systematisierung der Eigenschaften von Materialien - atomare Struktur der Materie - chemische Bindungen - kristalline Materialien und Kristallstrukturen - Realstrukturen und nanoskopische Defekte - Stoffmischungen, Zustandsdiagramme - Methoden der Festkörperdiagnostik - Herstellung und Eigenschaften dünner Schichten - mechanische und elektrische Eigenschaften von Metallen - magnetische Materialien - dielektrische Materialien - Halbleitermaterialien.


Voraussetzungen:

Literaturempfehlung: Vorlesungsskipt (online); D. Spickermann: Werkstoffe der Elektrotechnik und Elektronik, J. Schlembach Fachverlag 2002; J.S. Shackelford: Introduction to Material Science for Engineers, Pearson Education International 2005

Besonderheiten:

--- Präsenzstudienzeit: 45h Selbststudienzeit: 75h Art der Prüfung: schriftlich Studienleistung: keine V3 LP: 4 SS Empfohlen ab dem: 4. Semester


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Grundlagen der Messtechnik – Messtechnik I

Basics of Measurement Technique Dozent: Reithmeier Ziel des Kurses: Einführung in die Grundlagen der Messtechnik und Demonstration an typischen Aufgaben.

Inhalt: Grundbegriffe; mathematisches Modell des Messvorgangs; Dynamik zeitkontinuierlicher Messsysteme; stationärer Zustand; Messkennlinien; Abgleichverfahren; Linearisierung um Betriebspunkt; Übertragungsverhalten im Zeit- und Frequenzbereich; Fouriertransformation; aktive und passive Verbesserung des Übertragungsverhaltens; Verstärkung analoger Messsignale (Operationsverstärker); passive und aktive Filterung analoger Messsignale; Messwert- und Messfehlerstatistik; Fehlerquellen; Arten von Messfehlern; Häufigkeitsverteilungen zufälliger Fehler; Fehlerfortpflanzung; lineare Regression und Korrelation für Paare unterschiedlicher Messgrößen.

Empfohlene Vorkenntnisse: Mathematik I-III

Voraussetzungen: ---

Literaturempfehlung: Siehe Literaturliste zur Vorlesung oder unter www.imr.uni-hannover.de/lehre.

Besonderheiten: Die Vorlesung heißt Messtechnik I Präsenzstudienzeit: 56h Selbststudienzeit: 64h Art der Prüfung: schriftlich Studienleistung: keine V2/Ü2 LP: 4 SS Empfohlen ab dem: 4. Semester


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Grundlagen der Halbleiterbauelemente

Introduction to semicanductor devices Dozent: Osten Webseite: http://www.mbe.uni-hannover.de/index.php/Halbleiterbauelemente_205.html Ziel des Kurses: Einführung in die halbleiterphysikalischen Grundlagen und der Funktionsprinzipien der wichtigsten in der Elektro-nik eingesetzten Halbleiterbauelemente auf einfachem Niveau. Im Ergebnis sollen die Studierenden die Basisfä-higkeiten erwerben, um weiterführende Fragestellungen der elektronischen Bauelemente bearbeiten zu können, was auch eine wichtige Voraussetzung für die Nanoelektronik darstellt.

Inhalt: Entwicklung der Halbleiterelektronik Bandstruktur von Halbleitern Halbleitermaterialien: Herstellung, Dotierung usw. am Beispiel von Silizium Ladungsträger: Verteilung, Generation/Rekombination, Transport Halbleiter im Kontakt: pn-Übergang, Dioden, Solarzellen Grundprinzipien von Transistoren: Bipolar und Feldefffekttransistor Grundprinzipien von Speicherzellen Optoelektronische Bauelemente: LED und Laser Herstellung von Bauelementen: Silizium-Technologie im Überblick Zukünftige Entwicklungen der Elektronik Empfohlene Vorkenntnisse: ---

Voraussetzungen: --- Literaturempfehlung: F. Thuselt: Physik der Halbleiterbauelemente, Einführendes Lehrbuch für Ingenieure und Physiker, Springer 2005 Vorlesungsskript Hofmann, Halbleiterelektronik; S.M. Sze, Semiconductor Devices: Physics and Technology, Wiley 2002; R.F. Pierret, Semiconductor Device Fundamentals, Addison-Wesley, 1996

Besonderheiten: --- Präsenzstudienzeit: 45h Selbststudienzeit: 75h Art der Prüfung: schriftlich Studienleistung: keine V2/Ü1 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 4. Semester


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Informationstechnisches Praktikum

Informationtechnology (Practical Work) Dozent: Niemann, Becker, Overmeyer Ziel des Kurses: Ziel des IT Praktikums ist einerseits die Schulung des algorithmischen, lösungs-orientierten Denkens und anderer-seits die praktische Umsetzung von Algorithmen in der Programmiersprache C. Nach erfolgreicher Teilnahme sol-len die Teilnehmer in der Lage sein, zu einfachen algorithmischen Problemen einen Lösungsansatz zu finden und den Algorithmus in C zu realisieren. Inhalt: Absolventen von technischen Studiengängen sehen sich sowohl im Studium als auch in der Praxis oft kleineren Programmierprojekten ausgesetzt, in denen sie entweder selber programmieren müssen, oder ein Programmierer angeleitet werden muss, oder wo die eingesetzte Spezialsoftware algorithmisches Denken voraussetzt. Das für diese Zwecke nötige Grundverständnis von Rechnern und deren Programmierung soll in diesem Praktikum vermit-telt werden. Im Rahmen des Praktikums werden Grundlagen der Informatik und des Programmierens behandelt und am Beispiel der Programmiersprache C geübt. Zu den Grundlagen der Informatik gehören: - Prinzipielle Möglichkeiten und Grenzen der Berechenbarkeit, d.h. was kann überhaupt programmiert werden und was nicht? - was sind Algorithmen? Wie gelangt man von einer Problemstellung strukturiert zu einer Lösung/zu einem Algo-rithmus? - Eigenschaften von Algorithmen - Datenstrukturen, wie können Daten je nach Zweck sinnvoll im Rechner dargestellt werden? - Prinzipieller Aufbau und Funktionsweise eines Rechners Diese Grundlagen werden dann praktisch in C geübt. Dazu wird erklärt, was eine Program-miersprache ist, wie sie allgemein aufgebaut ist und was man genau unter dem Schreiben von Programmen versteht. Kurze Ausblicke in benachbarte und weiterführende Gebiete (wie Softwaretechnik, Objektorientierte Programmierung, C++, …) wer-den gegeben. In der Vorlesung werden die Sprachkonstrukte, Datentypen und Befehle von C erklärt und Algo-rithmen und deren Umsetzung in Programme an praktischen Beispielen gezeigt. Zu den Vorlesungsinhalten gibt es dann jeweils praktische Übungsaufgaben. Abgeschlossen wird die Veranstaltung durch eine praktische Pro-grammierprüfung. Zur Bearbeitung der Übungsaufgaben und auch für die Abschlussprüfung steht der Rechner-pool im Otto-Klüsner-Haus mit entsprechender Software zur Verfügung. Empfohlene Vorkenntnisse: Elementare Kenntnisse im Umgang mit einem Rechner Voraussetzungen: --- Literaturempfehlung: Handbuch des RRZN „Die Programmiersprache C“, Standardwerke Besonderheiten:--- Präsenzstudienzeit: 42h Selbststudienzeit: 48h Art der Prüfung: keine Studienleistung: praktisch am Rechner V2/Ü1 LP: 3 WS Empfohlen ab dem: 4. Semester


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Sensorik und Nanosensoren - Messen nicht-elektrischer Größen

Sensor Technology and Nanosensors - Measuring Non-Electrical Quantities Dozent: Zimmermann Webseite: http://www.geml.uni-hannover.de Ziel des Kurses: Die Studierenden sollen einen Überblick über die verschiedenen Sensorprinzipien und Messmethoden zur Erfas-sung nicht-elektrischer Größen erhalten. Es werden sowohl die gängigen physikalischen, optischen, chemischen und biochemischen Sensoren (unter anderem in Form von Halbleitersensoren) und Messmethoden als auch Na-nosensoren vorgestellt, die aufgrund ihrer Eigenschaften völlig neue Möglichkeiten in der Sensorik bieten. Inhalt: Theoretische Grundlagen und Anwendungsbeispiele verschiedener Sensorprinzipien (physikalisch, halbleitend, optisch, chemisch und biochemisch) und Messmethoden zur Erfassung nicht-elektrischer Größen: Temperatur, geometrische Größen (Weg, Winkel, Lage, Position, Füllstand), mechanische Größen (Kraft, Druck, Masse, Drehmoment, Dichte, Viskosität, Oberflächenspannung), kinematische Größen (Drehzahl, Beschleunigung, Ge-schwindigkeit), strömungstechnische Größen (Volumenstrom, Massendurchfluss), Magnetfeld, optische und akus-tische Größen, chemische und biochemische Größen (Feuchte, pH-Wert, Stoffkonzentration), Nanosensoren. Empfohlene Vorkenntnisse: Keine. Ein gutes Verständnis physikalisch-naturwissenschaftlicher Zusammenhänge ist hilfreich. Das Labor „Sensorik - Messen nicht-elektrischer Größen“ und die Vorlesung „Sensoren in der Medizintechnik“ sind empfeh-lenswerte Ergänzungen. Literaturempfehlungen: Eine entsprechende Literaturliste wird zu Beginn der Vorlesung zur Verfügung gestellt. Präsenzstudienzeit: 42h Selbststudienzeit: 45h Art der Prüfung: schriftlich oder mündlich Studienleistung: keine V2/Ü1 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 5. Semester


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Technische Mechanik I für Maschinenbauer

Engineering Mechanics I Dozent: Wallaschek,Wriggers Ziel des Kurses: Ziel der Vorlesung ist die Vermittlung von Kenntnissen über die Grundbegriffe der Mechanik. Die Studierenden lernen das Schnittprinzip und das darauf aufbauende Freikörperbild kennen. Im Anschluss daran erfolgt eine Ein-führung in die Statik starrer Körper, insbesondere der ebenen Systeme. Nach der Erklärung der Gleichgewichts-bedingungen können die Studierenden das erlernte Wissen auf technische Beispiele anwenden. Dazu gehören auch Systeme mit Reibung und die Berechnung von Beanspruchungsgrößen.

Inhalt: - Grundgrößen, Maßeinheiten, Axiomatik der Statik; - Reduktion allgemeiner Kraftsysteme; - Gleichgewichtsbedingungen, deren Anwendung auf überwiegend ebene Systeme von Stäben und Balken: Auflagerreaktionsberechnungen, Schwerpunkte, Reibung, Stabwerke; - Beanspruchungsgrößen: Normalkraft- und Querkraftverteilung, Biegemomentenverlauf.



Literaturempfehlung: Vorlesungsskript, Aufgaben- und Formelsammlung. Hagedorn: Technische Mechanik, Bd.1 - Statik, Verlag Harri Deutsch, Frankfurt a.M., 2003; Gross, Hauger, Schnell: Technische Mechanik, Bd. 1- Statik, Springer Verlag.

Besonderheiten: Integrierte Lehrveranstaltung bestehend aus Vorlesung, Hörsaalübung und Gruppenübung. Präsenzstudienzeit: 53h Selbststudienzeit: 127h Art der Prüfung: keine Studienleistung: schriftlich V2/Ü3 LP: 6 WS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Technische Mechanik II für Maschinenbauer

Engineering Mechanics II Dozent: Wallaschek,Wriggers Ziel des Kurses: Im Rahmen der Vorlesung erfolgt eine Einführung in die Festigkeitslehre. Die Studierenden erwerben dabei Kenntnisse über die in schlanken Bauteilen (Stäbe und Balken) auftretenden Belastungen und die dadurch erzeugten Verformungen. Für statisch bestimmte Systeme können die Studierenden die Beanspruchungsgrößen dabei vorab mit den in "Technische Mechanik I" gelehrten Methoden berechnen. Für die Berechnung statisch unbestimmter Systeme werden geeignete Verfahren vorgestellt.

Inhalt: - Spannungen und Formänderungen von Zugstäben, homogenen Biegebalken bei vorwiegend gerader Biegung sowie Torsionsstäben; - Berechnung der Biegelinie bei statisch bestimmten und unbestimmten Systemen; Knickung; - Ebener Spannungs- und Dehnungszustand; - Verfahren zur Berechnung statisch unbestimmter Systeme/Fachwerke; - Mohr'scher Kreis; - Versagenskriterien; - Kesselformeln; - Passive Formänderungsarbeiten; - Hydrostatik.

Empfohlene Vorkenntnisse: Technische Mechanik I


Literaturempfehlung: Vorlesungsskript, Aufgaben- und Formelsammlung. Hagedorn: Techn. Mechanik, Bd. 2 - Festigkeitslehre, Verlag Harri Deutsch, Frankfurt a.M., 2003. Gross, Hauger, Schnell: Techn. Mechanik, Bd 2 - Festigkeitslehre, Springer Verlag.

Besonderheiten: Integrierte Lehrveranstaltung bestehend aus Vorlesung, Hörsaalübung und Gruppenübung. Präsenzstudienzeit: 53h Selbststudienzeit: 127h Art der Prüfung: keine Studienleistung: schriftlich V2/Ü3 LP: 6 SS Empfohlen ab dem: 2. Semester


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Mikro- und Nanotechnologie

Micro and Nano Technology Dozent: Rissing Ziel des Kurses: Ziel der Vorlesung ist die Vermittlung von Kenntnissen über Prozesse und Anlagen, die der Herstellung von Mikro- und Nanobauteilen dienen. Bei der Mikrotechnologie liegt der Schwerpunkt auf Verfahren der Dünnfilmtechnik. Die Herstellung der Bauteile erfolgt durch Einsatz von Beschichtungs-, Ätz- und Dotiertechniken in Verbindung mit Fotolithografie. Beim Übergang zur Nanotechnologie werden letztere durch Verfahren der Selbstorganisation er-gänzt. Hier kommen spezielle Verfahren zum Einsatz, die unter der Bezeichnung Bottom up- und Top down-Prozesse zusammengefasst werden. Studierende können zwischen den einzelnen Prozessen unterscheiden und verstehen den grundlegenden Aufbau von Mikro- und Nanosystemen.

Inhalt: - Grundlagen der Vakuumtechnik - Beschichtungstechnik: Physikalische (Physical Vapor Deposition - PVD) und chemische (Chemical Vapor Deposition - CVD) Abscheidung von Filmen aus der Dampfphase, galvanische Verfahren - Dotierung und Oberflächenumwandlung - Ätztechnik: Nasschemisches Ätzen, physikalisches, physikalisch-chemisches und chemisches Trockenätzen - Fotolithografische Verfahren zur Strukturdefinition - Nanotechnologie: Bottom up- und Top down-Prozesse - Fertigung im Reinraum



Literaturempfehlung: Vorlesungsskript; Wautelet: Nanotechnologie, Oldenbourg, 2008; M.J. Madou: Fundamentals of Microfabrication. 2. Ausgabe, Boca Raton [u.a.]: CRC Press, 2002; S. Büttgenbach: Mikromechanik : Einführung in Technologie und Anwendungen. 2. Auflage, Teubner, 1994

Besonderheiten: Reinraumübungen Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: schriftlich Studienleistung: keine V2/Ü1 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 3. Semester


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Mikro- und Nanosysteme

Micro and Nano Systems Dozent: Rissing Ziel des Kurses: Ziel der Vorlesung ist die Vermittlung von Kenntnissen über die wichtigsten Anwendungsbereiche der Mikro- und Nanotechnik. Ein mikrotechnisches System hat die Komponenten Mikrosensorik, Mikroaktorik und Mikroelektronik. Vermittelt werden Aufbau und Wirkprinzip der Mikrobauteile sowie Anforderungen der Systemintegration. Auf Na-nometerskala treten neue Effekte auf, die in der Vorlesung vorgestellt werden und die die Studierenden erklären können. Exemplarisch wird der Einsatz von Nanotechnologie in verschiedenen Anwendungsbereichen dargestellt wie die Nutzung magnetoresistiver Sensoreffekte (z.B. GMR-Effekt) oder die Nanopositionierung im Bereich Aktorik. Inhalt: - Funktionsprinzipien der Mikro- und Nanosensorik und -aktorik - Grundlagen der Mikro- und Nanotribologie - Einführung in die Halbleitertechnik; - Anwendungen der Mikrosystemtechnik in den Feldern Daten- und Informationstechnik, Telekommunikation, Automobiltechnik, Luft- und Raumfahrttechnik, Industrieautomatisierung und Biomedizintechnik

Empfohlene Vorkenntnisse: Vorlesung Mikro- und Nanotechnologie


Literaturempfehlung: Vorlesungsskript; Hauptmann: Sensoren, Prinzipien und Anwendungen, Carl Hanser Verlag, München 1990. Tuller: Microactuators, Kluwer Academic Publishers, Norwell 1998.

Besonderheiten: --- Präsenzstudienzeit: 42h Selbststudienzeit: 78h Art der Prüfung: mündlich Studienleistung: keine V2/Ü1 LP: 4 SS Empfohlen ab dem: 4. Semester


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Modulname, Nr. Werkstoffkunde (Material Science)

Regelmäßigkeit jährlich

Modulverantwortung Maier

Art der Lehrveranstaltungen Werkstoffkunde A: Grundlagen der Werkstoffkunde (V2) WS Werkstoffkunde B: Eisen und Stahl (V2) SoSe Grundlagenlabor Werkstoffkunde (Laborpraktikum) SoSe


Studienleistung: Laborpraktikum Prüfungsleistung: beide Klausuren zu Werkstoffkunde A und B

Notenzusammensetzung Durchschnitt der beiden Klausurnoten Leistungspunkte (ECTS):

8 Präsenzstudium (h): 48 Selbststudium (h): 192

Kompetenzziele:

Die Studierenden kennen die grundlegenden, metallischen Werkstoffe für Konstruktionen und sonstige Anwendungen mit Schwerpunkt auf eisenhaltigen Werkstoffen. Sie sind in der Lage, aufgrund der erlernten physikalisch-chemischen Eigenschaften verschiedenster Werkstoffe und deren Legierungselemente, Zusammenhänge zu deren metallurgischem Verhalten herzustellen und können diese Fähigkeit auf andere Bereiche im Studium übertragen. Studierende sind im praktischen Umgang mit diesen Werkstoffen durch die Durchführung von praktischen Übungen erprobt. Inhalte:

Leichtmetalle, Verbundmetalle, Hartmetalle, Glasmetalle und amorphe Metalle, Polymerwerkstoffe, Keramik, zerstö-rungsfreie Prüfverfahren; Zugversuch, Wärmebehandlung, Kerbschlagbiegeversuch, Härtemessung, Korrosionsversuch, Tribometerversuch, Metallographieversuch, zerstörungsfreie Prüfmethoden

Grundlegende Literatur: Vorlesungsskript; Bargel, Schulze: Werkstoffkunde. Hornbogen: Werkstoffe; Macherauch: Praktikum in der Werkstoffkunde. Askeland: Materialwissenschaften


ggf. Eingangsvoraussetzungen und ggf. Teilnehmerzahlbegrenzung: ---


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Entwicklungs- und Konstruktionsmethodiken

Theory of Engineering Design Dozent: Lachmayer Ziel des Kurses: Das Grundstudium vermittelt, ausgehend von den wissenschaftlichen und technischen Grundlagen, Wissen über die "Bausteine" für die Entwicklung und Konstruktion von Produkten. Diese Vorlesung des Vertiefungsstudiums stellt die Bausteine in den Gesamtzusammenhang des methodischen Vorgehens bei der Entwicklung eines Produktes von der Idee bzw. der Kundenanforderung bis zur Serieneinführung. Im Teil I stehen dabei die qualitativen Aspekte im Vordergrund. Bei der Entwicklung und Konstruktion stehen Innovation und Optimierungen neuer Technologien, Verfahren und Produkte im Vordergrund. Inhalt: Gesamtwirtschaftliches Umfeld von Entwicklung und Konstruktion; Zwang zur Innovation; Einbindung des Geschäftsprozesses eines Unternehmens; Produktplanung- und Ideenfindung; Ermittlung von Kundenanforderungen und technischen Anforderungen (Pflichten- und Lastenheft); Lösungsfindung: von der Funktionsstruktur über die Wirk- zur Baustruktur, Bewertung und Auswahl alternativer Lösungen; Grundregeln, Richtlinien und Prinzipien der Gestaltung einschließlich Grundbegriffen der Sicherheitstechnik; Schutz von Erfindungen (Patente und Gebrauchsmuster); Organisation des Entwicklungs- und Konstruktionsprozesses.



Literaturempfehlung: Vorlesungsskript

Besonderheiten: --- Präsenzstudienzeit: 42h Selbststudienzeit: 78h Art der Prüfung: schriftlich oder mündlich Studienleistung: keine V2/Ü1 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 5. Semester


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Mathematik I für Ingenieure

Mathematics for Engineering Students I Dozent: Dozenten der Mathematik, Frühbis-Krüger E-Mail: [email protected]

Ziel des Kurses: In diesem Kurs werden die Grundbegriffe der linearen Algebra mit Anwendungen auf die Lösung von linearen Glei-chungssystemen und auf Eigenwertprobleme vermittelt. Ein weiterer Schwerpunkt besteht in der exakten Einfüh-rung des Grenzwertbegriffes in seinen unterschiedlichen Ausführungen und darauf aufbauender Gebiete wie der Differential- und Integralrechnung. Potenzreihen, Reihenentwicklungen, z.B. Taylorreihen, beschließen den Kurs. Mathematische Schlussweisen und darauf aufbauende Methoden stehen im Vordergrund der Stoffvermittlung. Inhalt:

- Reelle und komplexe Zahlen - Vektorräume; Lineare Gleichungssysteme - Determinanten - Eigenwerte und Eigenvektoren - Folgen und Reihen - Folgen und Reihen - Stetigkeit - Elementare Funktionen - Differentiation in einer Veränderlichen - Integralrechnung in einer Veränderlichen - Potenzreihen und Taylorformel Empfohlene Vorkenntnisse: ---

Voraussetzungen: --- Literaturempfehlung: Meyberg, Vachenauer: Mathematik I.

Papula: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Besonderheiten: Anstelle der geforderten Klausur am Ende des Semesters können vorlesungsbegleitende Prüfungen in Form schriftlicher Kurzklausuren abgelegt werden.

Präsenzstudienzeit: 98h Selbststudienzeit: 172h Art der Prüfung: keine Studienleistung: schriftlich V4/Ü3 LP: 9 WS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Mathematik II für Ingenieure

Mathematics for Engineering Students II Dozent: Dozenten der Mathematik, Frühbis-Krüger E-Mail: [email protected] Ziel des Kurses: In diesem Kurs werden die Methoden der Differential- und Integralrechnung weiter ausgebaut und auf komplizierte-re Gebiete angewandt. Dazu gehören die Differentialrechnung angewandt auf reellwertige und auf vektorwertige Funktionen; die Integralrechnung wird auf Mehrfachintegrale und Linienintegrale erweitert. In technischen Anwen-dungen spielen Differentialgleichungen eine große Rolle; im Mittelpunkt stehen daher im letzten Teil dieser Veran-staltung Differentialgleichungen 1.Ordnung und lineare Differentialgleichungssysteme mit konstanten Koeffizienten.

Inhalt: - Differentialrechnung von Funktionen mehrerer Veränderlicher (reellwertige Funktionen mehrerer Veränderlicher, partielle Ableitungen, Richtungsableitung, Differenzierbarkeit, vektorwertige Funktionen, Taylorformel, lokale Extrema, Implizite Funktionen, Extrema unter Nebenbedingungen) - Integralrechnung von Funktionen mehrerer Veränderlicher (Kurven im R^3, Kurvenintegrale, Mehrfachintegrale, Satz von Green, Transformationsregel, Flächen und Oberflächenintegrale im Raum, Sätze von Gauß und Stokes) - Gewöhnliche Differentialgleichungen (Differentialgleichungen erster Ordnung, lineare Differentialgleichungen n-ter Ordnung, Systeme von Differentialgleichungen)

Empfohlene Vorkenntnisse: Mathematik I für Ingenieure


Literaturempfehlung: Meyberg, Vachenauer: Mathematik II Papula: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler II + III

Besonderheiten: Anstelle der geforderten Klausur am Ende des Semesters können vorlesungsbegleitende Prüfungen in Form schriftlicher Kurzklausuren abgelegt werden. Präsenzstudienzeit: 84h Selbststudienzeit: 186h Art der Prüfung: schriftlich Studienleistung: keine V3/Ü3 LP: 9 SS Empfohlen ab dem: 2. Semester


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Mathematik III für Ingenieure

Mathematics for Engineering Students III Dozent: Dozenten der Mathematik, Attia E-Mail: [email protected] Ziel des Kurses: Aufbauend auf den Kenntnissen aus Mathematik I und II werden in Mathematik III verschiedenste Werkzeuge der Ingenieurmathematik erlernt, die für das Grundlagenstudium relevant sind. Diese finden auch in anderen Modulen des Bachelor Anwendung und sind Grundlage für die zu erwerbenden Kenntnisse und Fertigkeiten im Masterstu-dium. Inhalt:

Folgende Schwerpunkte werden in der Vorlesung vermittelt: - Fourierentwicklungen - Direkte und iterative Verfahren für Lineare Gleichungssysteme - Matrizeneigenwertprobleme - Interpolation und Ausgleichsrechnung - Numerische Quadratur Empfohlene Vorkenntnisse: Mathematik I und II für Ingenieure


Literaturempfehlung: Vorlesungsskript N. Herrmann: Höhere Mathematik für Ingenieure, Physiker und Mathematiker (2. überarbeitete Auflage 2007). Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2007. M. Bollhöfer, V. Mehrmann: Numerische Mathematik. Vieweg, 2004. Meyberg, Vachenauer: Höhere Mathematik 2 (4. korrigierte Auflage 2001). Springer, 2001.

Besonderheiten: In die Vorlesung ist die Übung integriert (2+1 SWS). Zusätzlich wird empfohlen, eine Gruppe in "Mathematik III für Ingenieure - Fragestunden" zu belegen. Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: keine Studienleistung: schriftlich V2/Ü1 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 3. Semester


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Mathematik IV für Ingenieure

Mathematics for Engineering Students IV Dozent: Dozenten der Mathematik, Attia E-Mail: [email protected]

Ziel des Kurses: Aufbauend auf den Kenntnissen aus Mathematik I, II und III werden in Mathematik IV verschiedenste Werkzeuge der Ingenieurmathematik erlernt, die für das Grundlagenstudium relevant sind. Diese finden auch in anderen Modu-len des Bachelor Anwendung und sind Grundlage für die zu erwerbenden Kenntnisse und Fertigkeiten im Master-studium. Inhalt:

Folgende Schwerpunkte werden in der Vorlesung vermittelt: - Nichtlineare Gleichungen und Systeme - Laplace-Transformation - Gewöhnliche und partielle Differentialgleichungen - Randwertaufgaben - Eigenwertaufgaben für gewöhnliche Differentialgleichungen Empfohlene Vorkenntnisse:

Mathematik I, II und III für Ingenieure


Literaturempfehlung: Vorlesungsskript N. Herrmann: Höhere Mathematik für Ingenieure, Physiker und Mathematiker (2. überarbeitete Auflage 2007). Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2007. M. Bollhöfer, V. Mehrmann: Numerische Mathematik. Vieweg, 2004. Meyberg, Vachenauer: Höhere Mathematik 2 (4. korrigierte Auflage 2001). Springer, 2001.

Jorge Nocedal, Stephen J. Wright: Numerical Optimization (2. Aufl.). Springer Series in Operations Research and Financial Engineering 2006, DOI: 10.1007/978-0-387-40065-5 (für Kapitel 1)

Besonderheiten: In die Vorlesung ist die Übung integriert (2+1 SWS). Zusätzlich wird empfohlen, eine Gruppe in "Mathematik IV für Ingenieure - Fragestunden" zu belegen. Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: keine Studienleistung: schriftlich V2/Ü1 LP: 4 SS Empfohlen ab dem: 4. Semester


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Physik I - Mechanik und Relativität

(Physics I – Mechanics and Relativity)

1011

Semesterlage Wintersemester, 1. Semester

Modulverantwortliche(r) Dozenten der Physik

Lehrveranstaltungen (SWS) Vorlesung Mechanik und Relativität Übung zu Mechanik und Relativität

Leistungsnachweis zum Er-werb der LP

Studienleistung: Klausur, Übungsaufgaben

Notenzusammensetzung -



Kompetenzziele: Die Studierenden haben eine anschauliche Vorstellung physikalischer Phänomene der Mechanik und Relativität gewonnen. Sie kennen die einschlägigen Gesetzmäßigkeiten und können diese mit Schlüsselexperimenten begründen. Die Studierenden sind mit der Bearbeitung von Beispielaufga-ben der Mechanik und Relativität vertraut und können Aufgaben mit angemessenem Schwierig-keitsgrad eigenständig lösen. Inhalte:

Mechanik eines Massepunktes, Systeme von Massepunkten und Stöße Dynamik starrer ausgedehnter Körper Reale und flüssige Körper, Strömende Flüssigkeiten und Gase Temperatur, Ideales Gas, Wärmetransport Mechanische Schwingungen und Wellen

Grundlegende Literatur: Demtröder, Experimentalphysik 1, Mechanik und Wärme, Springer Verlag Gerthsen, Physik, Springer Verlag Tipler, Physik, Spektrum Akademischer Verlag Feynman, Lectures on Physics, Band 1; Addison-Wesley Verlag

Empfohlene Vorkenntnisse: Schulkenntnisse in Mathematik und Physik (gymnasiale Oberstufe)

ggf. Eingangsvoraussetzungen und ggf. Teilnehmerzahlbegrenzung: keine


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Physik II – Elektrizität

(Physics II – Electricity) 1012

Semesterlage Sommersemester; 2. Semester


Lehrveranstaltungen (SWS) Vorlesung Elektrizität Übung zu Elektrizität


Studienleistung: Klausur, Übungsaufgaben




Kompetenzziele: Die Studierenden verfügen über fundiertes Faktenwissen auf dem Gebiet der Elektrizitätslehre. Sie sind in der Lage die einschlägigen Gesetzmäßigkeiten herzuleiten und können diese mit Schlüssel-experimenten begründen. Die Studierenden können Aufgaben mit angemessenem Schwierigkeits-grad eigenständig lösen. Die Studierenden sind mit den Grundprinzipien des Experimentierens vertraut. Sie kennen die Funktion und Genauigkeit verschiedener Messgeräte und sind mit computergestützter Datenerfas-sung vertraut. Sie sind in der Lage Messergebnisse in tabellarischer und graphischer Form über-sichtlich darzustellen. Inhalte:

Elektrostatik, Elektrischer Strom, Statische Magnetfelder, Zeitlich veränderliche Felder Maxwellsche Gleichungen, Elektromagnetische Wellen mehrdimensionale Bewegung: Impuls, Drehimpuls, Potential Zentralkraft: Kepler-Problem, effektives Potential, Streuquerschnitt

Grundlegende Literatur: Demtröder, Experimentalphysik 2, Elektrizität und Optik, Springer Verlag Gerthsen, Physik, Springer Verlag Tipler, Physik, Spektrum Akademischer Verlag Feynman, Lectures on Physics, Band 2; Addison-Wesley Verlag

Empfohlene Vorkenntnisse: Vorlesungen Mechanik und Relativität und Mathematische Methoden der Physik



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Physik III -Optik, Atomphysik, Quantenphänomene

(Physics III – Optics, Atomic Physics, Quantum Phenomena) 1013



Lehrveranstaltungen (SWS) Vorlesung Optik, Atomphysik, Quantenphänomene Übung zu Optik, Atomphysik, Quantenphänomene


Studienleistung: Übungsaufgaben Prüfungsleistung: mündliche Prüfung




Kompetenzziele: Die Studierenden kennen die fundamentalen experimentellen Befunde und verstehen die zugrunde liegenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten der Optik und Atomphysik. Die Studierenden sind in der Lage diese Gesetzmäßigkeiten eigenständig auf physikalische Problemstellungen anzuwenden. Die Studierenden kennen die Funktion und Genauigkeit verschiedener Messgeräte und sind mit der Anpassung von Funktionen an Messdaten vertraut. Sie können angemessene Fehlerabschätzun-gen ausführen und beherrschen die Fehlerfortpflanzung. Inhalte:

Geometrische Optik Welleneigenschaften des Lichts: Interferenz, Beugung, Polarisation, Doppelbrechung Optik, optische Instrumente Materiewellen, Welle-Teilchen-Dualismus Aufbau von Atomen Energiezustände, Drehimpuls, magnetisches Moment Mehrelektronensysteme, Pauli-Prinzip Spektroskopie, spontane und stimulierte Emission Grundlegende Literatur: Demtröder Experimentalphysik 2 und 3, Springer Verlag Berkeley Physikkurs Bergmann/Schäfer Haken, Wolf, Atom- und Quantenphysik, Springer Verlag

Empfohlene Vorkenntnisse: Module Mechanik und Relativität und Elektrizität



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Grundpraktikum Physik (für Nanotechnologie)

Semesterlage Sommersemester, 4. Semester

Modulverantwortliche(r) Kim Weber

Lehrveranstaltungen (SWS) Grundpraktikum: Mechanik, Optik und Atomphysik


Studienleistung: Laborübungen – 8 Versuche


Leistungspunkte (ECTS): 4 Präsenzstudium (h): 32 Selbststudium (h): 88

Kompetenzziele: Die Studierenden sind mit den Grundprinzipien des Experimentierens vertraut. Sie kennen die Funk-tion und Genauigkeit verschiedener Messgeräte und sind mit computergestützter Datenerfassung vertraut. Sie sind in der Lage Messergebnisse in tabellarischer und graphischer Form übersichtlich darzustellen. Studierende sind mit der Anpassung von Funktionen an Messdaten vertraut. Sie können angemessene Fehlerabschätzungen ausführen und beherrschen die Fehlerfortpflanzung. Inhalte: Praktikumsexperimente bilden eine Auswahl aus: Mechanik: Schwingungen, Gekoppelte Pendel, Kreisel, Ultraschall, Akustik, Maxwellrad, Temperatur, Viskosität, Spezifische Wärme, Wasserdämpfe Optik und Atomphysik: Linsen, Interferometer, Beugung, Mikroskop, Prisma, Gitter, Fotoeffekt, Spektralapparat, Polarisation Grundlegende Literatur:---

Empfohlene Vorkenntnisse:

Physik I – Mechanik und Relativität Physik II – Elektrizität Physik III – Optik, Atomphysik und Quantenphänomene

ggf. Eingangsvoraussetzungen und ggf. Teilnehmerzahlbegrenzung:


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Elektronik und Messtechnik

Electronics and Physics of Technical Measurements Dozent: Block Ziel des Kurses: Die Studierenden sollen den Umgang mit experimentelle und numerische Methoden der elektronischen Messtechnik kennen lernen, diese selber anwenden und Modellvorstellungen entwickeln zur Erklä-rung der experimentellen und numerischen Ergebnisse. Die hier erworbenen messtechnischen Fähigkeiten lassen sich zu einem erheblichen Teil auf nanoelektronische Bauelemente übertragen. Das Praktikum fördert auch die Kommunikationsfähigkeit und die Methodenkompetenz bei der Umsetzung von Fachwissen.

Inhalt: In Vorlesung "Elektronik" (2 SWS), Vorlesung "Messtechnik" (2 SWS) und Praktikum "Elektronikpraktikum" (4 SWS) werden folgende Inhalte behandelt: - Grundbegriffe der Elektronik - Passive Bauelemente, Transistor - Analoge Grundschaltungen (Filter) - Operationsverstärker (OPV) - Statische und dynamische OPV-Beschaltung - Grundlagen HF-Technik - Signalgeneratoren/Phasenschieber - elektronische Regler - DA/AD-Wandlung. - Praktikum: Auswahl aus 8 Versuchen zu Themen der Vorlesungen

Empfohlene Vorkenntnisse: Empfohlene Vorkenntnisse: Experimentalphysik I, Physik II

Voraussetzungen:

Literaturempfehlung: U.Tietze, C. Schenk: Halbleiterschaltungstechnik, Springer Verlag Hering, Bressler, Gutekunst: Elektronik für Ingenieure, Springer Verlag P. Horowitz, W. Hill: The Art of Electronics, CA press

Besonderheiten: zusätzliche Studienleistung: Laborübung Präsenzstudienzeit: 120h Selbststudienzeit: 120h Art der Prüfung: schriftlich oder mündlich Studienleistung: Labor V4/P4 LP: 8 WS/SS Empfohlen ab dem: 4. Semester


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Regelungstechnik I

Automatic Control Engineering I Dozent: Reithmeier E-Mail: [email protected] Ziel des Kurses: Einführung in die Grundlagen der Regelungstechnik und Demonstration an typischen Aufgaben Nach dem Besuch des Kurses sollen die Studiereneden in der Lage sein typische regelungstechnische Strecken zu modellieren und anhand eines linearisierten Modells einfache analoge Regler zu entwerfen.

Inhalt: Definitionen und Grundlagen der Systemtechnik; Mathematische Beschreibung zeitkontinuierlicher Prozesse bzw. Regelstrecken; Übertragungsverhalten im Zeit- und Frequenzbereich; Antwort bei Anregung durch Testfunktionen (Impuls- und Sprungantwort, harmonische Anregung); Beschreibung linearer Regelkreise im Frequenzbereich; Standardregelkreis; Führungs- und Störübertragungsfunktion; Stationäres Verhalten; Stabilität und Stabilitätsreserven; Wurzelortskurven; Nyquist-Verfahren; Aufbau und Entwurf linearer Regler und Regeleinrichtungen

Empfohlene Vorkenntnisse: Mathematik III für Ingenieure, Messtechnik I


Literaturempfehlung: Siehe Literaturliste zur Vorlesung oder unter www.imr.uni-hannover.de

Besonderheiten: --- Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: schriftlich Studienleistung: keine V2/Ü1/Hörsaalübung1 LP: 4 SS

Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Einführung in die Festkörperphysik

(Introduction to Solid State Physics)

1211



Lehrveranstaltungen (SWS) Vorlesung Einführung in die Festkörperphysik Übung zu Einführung in die Festkörperphysik Praktikum zur Einführung in die Festkörperphysik


Studienleistung: Übungen und Laborübung Prüfungsleistung: schriftlich oder mündlich




Kompetenzziele: Die Studierenden verstehen die grundlegenden Konzepte der Festkörperphysik und können diese eigenständig auf ausgewählte Probleme anwenden. Sie kennen fortgeschrittene experimentelle Me-thoden des Gebietes und können diese unter Anleitung anwenden.

Inhalte: Kristalle und Kristallstrukturen reziprokes Gitter Kristallbindung Gitterschwingungen, thermische Eigenschaften, Quantisierung, Zustandsdichte Fermigas Energiebänder Halbleiter, Metalle, Fermiflächen Anregungen in Festkörpern experimentelle Methoden: Röntgenbeugung, Rastersonden- und Elektronenmikroskopie, Leit-

fähigkeit, Magnetowiderstand, Halleffekt, Quantenhalleffekt Grundlegende Literatur: Ashcroft and Mermin, Solid State Physics, Oldenbourg C. Kittel, Einführung in die Festkörperphysik, Oldenbourg K. Kopitzki, Einführung in die Festkörperphysik, Vieweg+Teubner H. Ibach, H. Lüth, Festkörperphysik, Springer

Empfohlene Vorkenntnisse: Module Mechanik und Relativität, Elektrizität, Optik, Atomphysik, Quantenphänomene und Mole-

küle, Kerne, Teilchen, Festkörper

ggf. Eingangsvoraussetzungen und ggf. Teilnehmerzahlbegrenzung: Modulübergreifende Prüfung Experimentalphysik


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Seminar Nanotechnologie

(Nanotechnology Seminar)

Semesterlage Wintersemester

Modulverantwortliche(r) Caro, Osten, Pfnür, Rissing

Lehrveranstaltungen (SWS) 12 Seminartermine mit Themen der Nanotechnologie (2SWS)


Studienleistung: regelmäßige Teilnahme am Seminar, Präsentation

Empfohlen ab 5. Semester


3 Präsenzstudium (h):

24 Selbststudium (h):

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Kompetenzziele: Die Studierenden sollen sich durch Studium geeigneter wissenschaftlicher Veröffentlichun-gen (Publikationen) vertiefte Kenntnisse in einem spezifischen Bereich der Nanotechnologie aneignen. Dazu wird eine Auswahl von Themen angeboten, aus denen frei gewählt werden kann. Im Rahmen eines ca. 25minütigen Vortrages sollen die Studierenden dieses Thema in angemessener wissenschaftlicher Form präsentieren, wobei der Fokus sowohl auf die wis-senschaftlichen Inhalte als auch auf die Präsentationstechnik des Vortrags gelegt wird. Inhalte: Themen der Nanotechnologie aus den folgenden Bereichen: Physik, Maschinenbau, Elektrotechnik, Chemie Grundlegende Literatur: Publikationen werden zur Verfügung gestellt

Empfohlene Vorkenntnisse: -

ggf. Eingangsvoraussetzungen und ggf. Teilnehmerzahlbegrenzung: - Max 20 Teilnehmer


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Einführung in den Gewerblichen Rechtsschutz

Industrial Property (Patent and Trade Mark Law) Dozent: Dozenten der Juristischen Fakultät Ziel des Kurses: Die Studierenden erwerben detaillierte Spezialkenntnisse im gewerblichen Rechtsschutz. Dieser umfasst die rechtliche Absicherung gewerblich verwertbarer, geistiger Leistungen im technischen und ästhetischen Bereich, sowie dem Schutz der geschäftlichen Kennzeichnungsrechte (gewerbliche Schutzrechte). Sie erkennen die Parallelen, sowie die Unterschiede der verschiedenen geistigen Eigentumsrechte und sind in der Lage, auch komplexe Sachverhalte zutreffend rechtlich zu bewerten.

Inhalt: Grundbegriffe, Prinzipien, Schutzgegenstand, Schutzumfang, Rechtsinhaberschaft, Lizenzvertragsrecht, Sanktio-nen, theoretische und ökonomische Grundlagen des deutschen Patent- und Markenrechts, Sortenschutzrecht, Halbleiterschutzrecht, Urheberrecht und des Rechts zur Bekämpfung des unlauteren Wettbewerbs, sowie Har-monisierungsstand der Schutzrechte im Europäischen Raum. Empfohlene Vorkenntnisse: Rechtliche Vorkenntnisse sind erwünscht.

Voraussetzungen:

Literaturempfehlung: Gesamtdarstellungen und Fallsammlungen Ahrens/McGuire, Modellgesetz für Geistiges Eigentum, Normtext (2011) und Begründung (2012) Eisenmann/Jautz, Grundriss Gewerblicher Rechtsschutz und Urheberrecht, 9. Aufl. (2012) Götting, Gewerblicher Rechtsschutz und Urheberrecht, Prüfe dein Wissen, 2. Aufl. (2008) Haberstumpf, Wettbewerbs- und Kartellrecht, Gewerblicher Rechtsschutz, 5. Aufl. (2012) Engels, Patent-, Marken- und Urheberrecht: Leitfaden für Ausbildung und Praxis, 9. Aufl. (2014) Ohly (mit Förster, Hofmann, Uhrich, Zech), Fälle zum Recht des Geistigen Eigentums (2010) Pierson/Ahrens/Fischer, Recht des geistigen Eigentums, 3. Aufl. (2014) Sosnitza, Fälle zum Gewerblichen Rechtsschutz und Urheberrecht, 3. Aufl. (2012) Gewerblicher Rechtsschutz Ahrens, Gewerblicher Rechtsschutz (2008) Götting, Gewerblicher Rechtsschutz, 10. Aufl. (2014) Nirk/Ullmann, Patent-, Gebrauchsmuster- und Sortenschutzrecht, 3. Aufl. (2007) Einzelne Rechte des geistigen Eigentums (Kurzlehrbücher) Berlit, Markenrecht, 9. Aufl. (2012) Haedicke, Patentrecht, 2. Aufl. (2012) Osterrieth, Patentrecht, 4. Aufl. (2010)

Besonderheiten: Präsenzstudienzeit: 28h Selbststudienzeit: 56h Art der Prüfung: mündlich Studienleistung: V2 LP: 4 SS Empfohlen ab dem: 4. Semester


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Technisches Englisch

Modulname, Nr. Technisches Englisch

(Technical English)

Regelmäßigkeit Jährlich, Sommersemester

Modulverantwortung Traynor

Art der Lehrveranstaltungen (SWS)

Englisch der Nanotechnologie, C1 (2SWS)


Hausarbeit (Essay)

Notenzusammensetzung Note der Hausarbeit Leistungspunkte (ECTS):


Kompetenzziele: Die Studierenden sind in der Lage eigenständig zu ausgewählten Themen der Nanotechnologie zu recherchieren und sich in das von ihnen gewählte Spezialthema zu vertiefen. In diesem Zusammenhang kennen sie nicht nur die Fachter-mini der Nanotechnologie in englischer Fachsprache sondern erwerben durch die Ausarbeitung eines Vortrags Soft Skills (Präsentationstechnik).

Inhalte:

Anhand von englischer Originalliteratur wird ein aktuelles Thema aus dem Bereich der Nanotechnologie ausgewählt, zu dem ein schriftlicher Aufsatz verfasst und ein mündlicher Vortrag ausgearbeitet werden soll.

Grundlegende Literatur: wird in der Veranstaltung bekanntgegeben

Empfohlene Vorkenntnisse: 7 Jahre Schulunterricht in Englisch

ggf. Eingangsvoraussetzungen und ggf. Teilnehmerzahlbegrenzung: ---


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Qualitätsmanagement

Quality Management Dozent: Keunecke

Ziel des Kurses: Es soll die Bedeutung des Qualitätsmanagements nähergebracht sowie Wissen über anzuwendende Vorgehensweisen, Werkzeuge und Methoden gelehrt werden. Die Vorlesung „Qualitätsmanage-ment" vermittelt die Grundlagen des Qualitätsmanagements, die Grundgedanken des Total Quality Management (TQM) sowie die Anwendung von Qualitätswerkzeugen und -methoden für alle Phasen der Produktenstehung.

Inhalt: Qualitätsmanagement (QM); Total Quality Management (TQM); Bewertungsverfahren für QM-Systeme; QM-Werkzeuge und -Methoden; Quality Function Deployment (QFD); Fehlerbaumanalyse (FTA ); Fehlermöglichkeits- und Einfluss-Analyse (FMEA); Quality Gates; Design Review; Qualitätsaudits; Systems Engineering; Techniken der Problemlösung; Managementwerkzeuge (M7); Versuchsme-thodik; Statistische Prozessregelung (SPC); Qualitätsregelkarten; Fähigkeitsanalysen; Qualitätskosten und Unter-nehmenspolitik; Target-Costing; Unterstützende Werkzeuge des Quality-Cost-Engineering etc.




Besonderheiten: Blockveranstaltung Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: mündliche Studienleistung: keine V2/Ü1 LP: 4 SS Empfohlen ab dem: 2. Semester


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Fachpraktikum 12 Wochen

Technical Internship 12 Weeks Dozent: Behrens E-Mail: [email protected] Ziel des Kurses: Das Fachpraktikum dient dem Erwerb von Erfahrungen in typischen Aufgabenfeldern und Tätigkeitsbereichen von Absolventen des jeweiligen Studienganges in der beruflichen Praxis. Es ist gekennzeichnet durch die Eingliederung der Praktikantinnen und Praktikanten in ein Arbeitsumfeld von Ingenieuren oder entsprechend qualifizierten Personen mit überwiegend entwickelndem, planendem oder lenkendem Tätigkeitscharakter.

Inhalt: Praktikantinnen und Praktikanten sollen im Fachpraktikum möglichst weitgehend und aktiv beitragend integriert werden in die typische Tagesarbeit ihres jeweiligen Arbeitsumfeldes. Dadurch sollen sie in engem Kontakt typische Aufgaben und Arbeitsweisen im Beruf stehender Ingenieure ihrer jeweiligen Fachrichtung kennen lernen und beobachten können.



Literaturempfehlung: http://www.maschinenbau.uni-hannover.de/de/studium/praktika/

Besonderheiten: Eine Praktikumswoche entspricht der regulären Wochenarbeitszeit des jeweiligen Betriebes. Durch Urlaub, Krankheit oder sonstige persönliche Gründe ausgefallene Arbeitszeit muss nachgeholt werden. Ggf. sollte um Vertragsverlängerung gebeten werden. Präsenzstudienzeit: 0h Selbststudienzeit: 450h Art der Prüfung: keine Studienleistung: Praktikumsbericht LP: 15 WS/SS Empfohlen ab dem: 4. Semester


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Bachelorarbeit

Bachelor’s Thesis Dozent: Diverse Institute E-Mail: [email protected]~ Ziel des Kurses: Die Studierenden arbeiten sich selbstständig in ein aktuelles Forschungsthema ein, bearbeiten ein Teilprojekt eigenständig unter Anleitung, dokumentieren die Ergebnisse schriftlich, referieren darüber in einem Seminarvor-trag und führen eine anschließende wissenschaftliche Diskussion. Sie lernen so die Techniken des wissen-schaftlichen Arbeitens kennen und entwickeln neben der Fachkompetenz auch ihre Methodenkompetenz bei der Literaturrecherche, der Umsetzung von Fachwissen sowie ihre Fähigkeit zur Diskussionsführung weiter.

Inhalt: - Einführung in das wissenschaftliche Arbeiten - Selbstständige Projektarbeit unter Anleitung - Wissenschaftliches Schreiben - Präsentationstechniken - Wissenschaftlicher Vortrag - Diskussionsführung

Empfohlene Vorkenntnisse: Zulassung zur Bachelorarbeit nur möglich, wenn mindestens 120 ECTS-LP erworben wurden.

Voraussetzungen: Zulassung zur Bachelorarbeit nur möglich, wenn mindestens 120 ECTS-LP erworben wurden

Literaturempfehlung: Stickel-Wolf, Wolf: Wissenschaftliches Arbeiten und Lerntechniken, 2004; Walter Krämer: Wie schreibe ich eine Seminar- oder Examensarbeit?, 1999; Gruppe: Studienratgeber, Reihe: campus concret, Bd. 47

Besonderheiten: Beginn ganzjährig möglich; Prüfungsleistung: Bachelorarbeit und Präsentation Siehe Aushänge in den Instituten Präsenzstudienzeit: 0h Selbststudienzeit: 360h Art der Prüfung: schriftlich und mündlich Studienleistung: keine LP: 12 WS/SS Empfohlen ab dem: 6. Semester

28.08.2015 Teil C: Verzeichnis der Kursbeschreibungen: Master

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Masterstudium

Lernergebnisse

Aufgaben und Anforderungen im Fach Nanotechnologie:

Die Nanotechnologie befasst sich mit Strukturen, die in mindestens einer Dimension kleiner als 100 nm sind. Nano-technologie zielt auf die Herstellung dieser Strukturen, die Detektion und Modifikation ihrer Eigenschaften sowie das Erschließen von Nutzungspotentialen für konkrete Anwendungsfelder.

Dies erfordert fundierte Kenntnisse in denjenigen Teilgebieten von Physik, Chemie, Elektrotechnik und Maschinen-bau, die für die Nanotechnologie einschlägige Aspekte behandeln.

Die Herausforderung bei der Bearbeitung nanotechnologischer Fragestellungen besteht darin, das Wissen sowie Ansätze und Methoden der beteiligten Disziplinen in Forschung und Entwicklung zu verknüpfen und neue disziplin-übergreifende Lösungen zu schaffen (innovatives und interdisziplinäres Arbeiten).

Wesentliche Qualifikationsziele im Masterstudiengang Nanotechnologie sind

spezialisierende Vertiefungen in einer ingenieurwissenschaftlichen und in einer naturwissenschaftlichen Dis-ziplin sowie deren Verknüpfung im Hinblick auf nanotechnologische Fragestellungen;

Ausschöpfung interdisziplinärer Potenziale und die Fähigkeit zur problembezogenen Bearbeitung komplexer Fragestellungen mit anderen Fachleuten; dazu: Querverbindungen und Verknüpfungslinien zwischen den Teil-disziplinen erkennen oder herzustellen können; Denk- und Vorgehensweisen von Nachbardisziplinen kennen und verstehen;

selbständiges wissenschaftsorientiertes Handeln: eigenständige Analyse nanotechnologischer Sachverhalte, selbständige Formulierung von Fragestellungen in Forschung und Entwicklung; selbständiges Generieren von disziplinübergreifenden Lösungsansätzen.

Absolventinnen/Absolventen im Masterstudiengang Nanotechnologie sind in der Lage

��für einschlägige Fragestellungen eigenständige Lösungswege zu entwickeln und bisherige Lösungsvor-schläge konstruktiv-kritisch zu problematisieren

selbständig offene Fragen zu erkennen und solche Fragestellungen durch Präzisierung ihres Problemgehaltes bearbeitbar zu machen;

Experimente und Versuchsanordnungen zu konzipieren, mit denen sich Vermutungen, Vorhersagen oder An-nahmen zu technischen Sachverhalten überprüfen lassen; Ergebnisse aus Experimenten und Versuchen sys-tematisch theoretisch auszuwerten und im Hinblick auf theoretische Aussagen zu beurteilen;

�ie Fähigkeit, nanotechnologische Produkte und Systeme hinsichtlich ihrer Funktionalität und hinsichtlich ihres Gebrauchswertes zu beurteilen;

bisher wenig genutzte natürliche oder technische Potentiale zu erkennen und für eine Anwendung nutzbar zu machen und Optionen für die Verbesserung in der Anwendung oder Nutzung von Funktionen und Effekten für technische Entwicklungsschritte zu erschließen.


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Hinweise zu den Kursbeschreibungen: Prüfungsart und Prüfungsdauer

In einigen Fällen findet sich als Angabe zur Art der Prüfung der Vermerk „schriftlich oder mündlich“. Hier wird die Prüfungsform zum Semesterbeginn bekannt gegeben. Die Klausurdauer beträgt in der Regel 15-25 Minuten pro Leistungspunkt des Wertes der Prüfung. Die Dauer der mündlichen Prüfung beträgt je Prüfling in der Regel 5-10 Minuten je Leistungspunkt des Prüfungsfa-ches.

Abkürzungen:

LP: Leistungspunkte P: Praktikum S: Seminar SS: Sommersemester SWS: Semesterwochenstunden Ü/U: Übung V: Vorlesung WS: Wintersemester


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Anorganische Chemie II

Modulname Anorganische Chemie (Inorganic Chemistry II)

Art der Lehrveranstaltung V Anorganische Chemie II (2 SWS) Semester WS Verantwortliche Renz, Schneider Dozenten Renz, Schneider Sprache Deutsch Arbeitsaufwand 135 h Präsenzzeit

255 h Selbststudium Leistungspunkte 3 LP Empfohlene Voraussetzungen Grundkenntnisse in Anorganischer Chemie, Lehrinhalte

der V Molekülsymmetrie & Kristallographie und Instru-mentelle Methoden I

Prüfungsleistungen Mündliche Prüfung (30 min) über die Themengebiete des Moduls

Modulprüfung Siehe Prüfungsleistung Medienformen: Tafelanschrieb, Overheadfolien, Powerpoint-

Präsentation, Arbeitsblätter, Laborexperimente

Vorlesung Anorganische Chemie II Qualifikationsziele

1.) Fachkompetenzen Die Studenten verfügen über Wissen in den Bereichen der Anorganischen Festkörperchemie und Strukturchemie. Insbesondere kennen sie die grundlegenden Konzepte der Komplexchemie und die wichtigsten grundlegenden Strukturtypen von anorganischen Festkörpern.. Die Lehrinhalte basieren auf den im Modul Anorganische Chemie 1 vermittelten Grundlagen.

2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden sind in der Lage Zusammenhänge zwischen Struktur, Eigenschaften und Anwen-dungen von Stoffen herzustellen.

3.) Handlungskompetenzen Die Studierenden erwerben die Fachkompetenz grundlegende Konzepte und ausgewählte spezielle Aspekte der Anorganischen Chemie auf dem Gebiet der Strukturchemie und der Koordinationschemie zu verstehen und anzuwenden. Sie können Strukturtypen schriftlich und verbal darstellen.

Inhalte: Konzepte und spezielle Aspekte der Anorganischen Festkörperchemie:

Strukturchemie der Metalle

Strukturchemie kovalent gebundener Festkörper

Strukturchemie ionisch gebundener Verbindungen

Strukturchemie intermetallischer Phasen

Strukturchemie der Silicate Konzepte und spezielle Aspekte der Anorganischen Koordinationschemie:

Prinzip, Aufbau und Nomenklatur der Komplexe

Theorie der Komplexe (VB, KF, LF, MO)

Struktur der Komplexe

Pearson´s HSAB

Stabilisierungsenergie (KFSE, LFSE)

Spektrochemische Reihe

Beispiele spezieller Donor/Akzeptor-Liganden;

Carbonyle, Cyanide

Magnetochemie der Komplexe (High-spin, Low-spin, Spin-Übergang)

Einfache Mechanismen der Komplexreaktionen Literatur


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M. Binnewies, M. Jäckel, H. Willner, G. Rayner-Canham, Allgemeine und Anorganische Chemie, 1. Aufl., Spektrum Verlag 2004; C.E. Mortimer, Chemie, 9. Aufl., Thieme, Stuttgart 2007; E. Riedel, C. Janiak, Anorganische Chemie, 7. Aufl., de Gruyter, Berlin 2007; A.F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Aufl., de Gruyter, Ber-lin 2007; C.E. Housecroft, Alan G. Sharpe, Anorganische Chemie, 2. Aufl., Pearson, München 2006; U. Müller, Anorganische Strukturchemie, 6. Auflage, Vieweg & Teubner, 2008


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Modulname Anorganische Chemie III (Inorganic Chemistry III)

Art der Lehrveranstaltung V Anorganische Chemie III (2 SWS) Semester WS Verantwortliche Renz Dozenten Renz Sprache Deutsch Arbeitsaufwand 135 h Präsenzzeit

135 h Selbststudium Leistungspunkte 3 LP Empfohlene Voraussetzungen Kenntnisse in Anorganischer Stoffchemie und den theo-

retischen Grundlagen instrumenteller Methoden Prüfungsleistung Mündliche Prüfung (30 min) oder Klausur (2h) über die

Themengebiete des Moduls Modulprüfung Siehe Prüfungsleistung Medienformen Tafelanschrieb, Overheadfolien, Arbeitsblätter, Po-

werpoint-Präsentation, Laborexperimente

Vorlesung Anorganische Chemie III Qualifikationsziele 1.) Fachkompetenzen Die Studierenden lernen, spezielle chemische Kenntnisse in einen größeren, auch gesellschaftlichen, Zusammenhang zu stellen. 2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden erlernen das selbständige Verfassen eines wissenschaftlichen Textes. 3.) Handlungskompetenzen Die Studierenden sind in der Lage, chemische Fachkenntnisse mit Alltagserfahrungen zu verknüpfen. Inhalte Konzepte und spezielle Aspekte der Anorganischen Koordinationschemie

Chelat- und Makrocyclen-Komplexe und Templat-Synthese

erweiterte MO- und Ligandenfeld-Theorie

Elektronenspektren, Auswahlregeln (Spin, Laporte) und optische Eigenschaften

Molekulare Magnete (Spin-Übergänge)

Koordinationspolymere

Kinetik der Koordinationsverbindungen

Bioanorganische Chemie Spezielle Themen der Anorganischen Chemie

Chemie der Atmosphäre, Treibhauseffekt, Ozonloch, Luftverschmutzung, Energieerzeugung

Einführung in die Kernchemie (mit einer Exkursion in ein Kernkraftwerk)

Elektrochemische Spannungsquellen

Physikalische und chemische Aspekte der Erzeugung von Licht

Endlichkeit natürlicher Ressourcen

Verfassen eines wisenschaftlichen Textes Literatur

M. Binnewies, M. Jäckel, H. Willner, G. Rayner-Canham, Allgemeine und Anorganische Chemie, 1. Aufl., Spektrum Verlag 2004;

C.E. Mortimer, Chemie, 9. Aufl., Thieme, Stuttgart 2007; E. Riedel, Anorganische Chemie, 7. Aufl., de Gruyter, Berlin 2007; A.F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Aufl., Gruyter,

Berlin 2007; U. Müller, Anorganische Strukturchemie, 6. Auflage, Vieweg & Teubner, 2008; C.E. Housecroft, Alan G. Sharpe, Anorganische Chemie, 2. Aufl., Pearson, München 2006; Ch. Elschenbroich, A. Salzer, Organometallchemie, 6. Auflage, Vieweg & Teubner, 2008


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Anorganische Materialchemie

Modulname Anorganische Materialchemie (Inorganic Materials Chemistry)

Art der Lehrveranstaltung / SWS V Anorganische Chemie von Festkörpern und Na-nosystemen(3 SWS)

Ü Anorganische Chemie von Festkörpern und Na-nosystemen (1 SWS)

V Festkörpersynthese und Materialpräparation (3 SWS)

Semester WS und SS Verantwortlicher Behrens Dozenten Behrens, Schneider Sprache Deutsch Arbeitsaufwand 98 h Präsenzzeit

42 h Selbststudium Leistungspunkte 8 LP Voraussetzungen nach Prüfungsordnung Keine Empfohlene Voraussetzungen Fortgeschrittene Kenntnisse in anorganischer Che-

mie Prüfungsleistungen Mündliche Prüfung (30 min) über die Themengebiete

des Moduls Medienformen Tafelanschrieb, Overheadfolien, Powerpoint-

Präsentation, Übungsblätter, Versuchsanleitungen zu den Laborexperimenten

Vorlesung und Übungen: Anorganische Chemie von Materialien und Nanosystemen Qualifikationsziele

1.) Fachkompetenzen Die Studenten verfügen über das Wissen von Strukturen, Eigenschaften und Anwendungen von Mate-rialien und Nanosystemen sowie die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen. Insbesondere stehen dabei anorganische Festkörper im Mittelpunkt sowie wichtige Materialien.

2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden sind in der Lage wichtige Grundoperationen der Strukturbeschreibung und –analyse einzusetzen.

3.) Handlungskompetenzen Die Studenten können erkennen, dass sich die Eigenschaften ausgedehnter Systeme (Bulk-Materialien) stark von nanoskaligen Materialien unterscheiden können. Außerdem sind sie in der Lage selbstständig Beziehungen zwischen der Struktur und den Eigenschaften einer Verbindung zu erfas-sen. Inhalte

Herleitung des Bändermodells auf der Basis von chemischen Konzepten (LCAO-Ansatz zur Er-zeugung von Kristallorbitalen)

Herleitung von grundlegenden elektronischen und spektroskopischen Eigenschaften (elektrische

Leitfähigkeit, Art der Bandlücke etc.) von Materialien o Erläuterung der Eigenschaften im Laufe der Vorlesung und der Übungen

Erläuterung von Defektstrukturen verschiedener anorganischer Materialien und ihren Einfluss auf

deren Chemie

Struktur-Eigenschaftsbeziehungen unter Berücksichtigung der nanoskaligen Analoga wichtiger Arten anorganischer Festkörper wie

o Metalle o kovalente Verbindungen o Halbleiter o ionische Verbindungen o intermetallische Verbindungen o Silicate

Besprechung insbesondere der mechanischen, elektrischen, dielektrischen und magnetischen

Eigenschaften Literatur


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[1] Smart & Moore: Einführung in die Festkörperchemie [2] U. Müller: Anorganische Strukturchemie [3] A.R. West: Grundlagen der Festkörperchemie. Weitere empfehlenswerte Literatur wird in der Vorlesung vorgestellt.

Vorlesung: Festkörpersynthese und Materialpräparation Qualifikationsziele

1.) Fachkompetenzen Die Studierenden kennen verschiedene Syntheseverfahren für die Herstellung von anorganischen Festkörpern und für die Präparation anorganischer Materialien.

2.) Methodenkompetenzen Die Studenten können die Vor- und Nachteile von verschiedenen Syntheseverfahren aufzeigen und beurteilen, welches für die gegebene Aufgabenstellung am geeignetsten ist.

3.) Handlungskompetenzen Die Studierenden sind in der Lage entsprechend ihres entwickelten Gefühls für die Wahl der geeig-netsten Methode anorganische Festkörper herzustellen und anorganische Materialien zu präparieren. Inhalte

1. Teil: Klassische Synthesemethoden

Reaktionen im festen Zustand o fest-fest-Reaktionen o selbstfortschreitende Reaktionen o Mechanosynthese o druckinduzierte Umwandlungen

Flüssig-fest-Reaktionen

o Einkristallzuchtverfahren o Präzipitation o Kristallisation o Solvothermalsynthesen o Sol-Gel-Verfahren o Glasbildung und Glaskristallisation

Gas-fest-Reaktionen

o Transportreaktionen o Gasphasenabscheidung o Sputtering o Aerosol-Verfahren

2. Teil: Methoden mit erhöhter Kontrolle über den Reaktionsausgang Strukturdirigierende Synthesen

o Precursor-Verfahren o Einsatz molekularer und aggregierter Strukturdirektoren o Biomineralisation

Strukturlimitierte Synthesen

o Ionenaustausch o Intercalation o Insertion

Literatur [1] Smart & Moore, Einführung in die Festkörperchemie [2] U. Schubert, N. Hüsing, Synthesis of Inorganic Materials, Wiley VCH, 2004. Weitere empfehlenswerte Literatur wird zu Beginn der Veranstaltung vorgestellt


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Biomaterialien und Biomineralisation

Modulbezeichnung Wahlmodul Biomaterialien und Biomineralisa-

tion (biomaterials and biomineralisation) Art der Lehrveranstaltung / SWS V Biomaterialien und Biomineralisation (3 SWS)

P Biomaterialien und Biomineralisation (4 SWS) Semester WS / 3. Semester Verantwortlicher Behrens Dozenten Behrens, Kasper, Scheper, Vogt Sprache Deutsch Zuordnung zum Curriculum M. Sc. Material- und Nanochemie

M. Sc. Analytik M. Sc. Wirk- und Naturstoffchemie M. Sc. Biochemie M. Sc. Life Science

Arbeitsaufwand 79 h Präsenzzeit 161 h Selbststudium

Leistungspunkte 8 LP Voraussetzungen nach Prüfungsordnung Keine Empfohlene Voraussetzungen Fortgeschrittene Kenntnisse in anorganischer,

organischer, physikalischer und/oder technischer Chemie, Biochemie, Life Sciences

Studienleistungen Erfolgreiche Durchführung aller vorgegebenen Versuche, erfolgreiche Erstellung der Protokolle zu den Versuchen

Prüfungsleistungen Klausur (2 h) oder mündliche Prüfung (30 min) über die Themengebiete des Moduls

Medienformen Tafelanschrieb, Overheadfolien, Powerpoint- Präsentation, Versuchsanleitungen zu den La-borexperimenten

Vorlesung Biomineralisation und Biomaterialien Qualifikationsziele 1.) Fachkompetenzen Die Studierenden erwerben wesentliche Kenntnisse über die Wechselwirkungen zwischen polymeren und anorganischen Materialien (Keramiken, Metalle) und lebender Materie (Zellen, Gewebe, Körper) sowie über die modernen Anwendungsgebiete der Biominerale und Biomaterialien im Bereich des Tissue und StemCellEnginieerings. Sie beherrschen die speziellen Analyseverfahren zur Charakteri-sierung von Festkörpern, welche auf den Kontakt mit biologischen Stoffen sowie auf den Kontakt mit Grenzflächen ausgerichtet sind. Sie kennen typische Klassen dauerhafter oder resorbierbarer Bioma-terialien, wie die Polymere, die anorganischen Keramikwerkstoffe und Metalle und sind mit den physi-kalischen, chemischen, biochemischen und biologischen Modifikationen von Biomaterialien vertraut. Sie erlangen zudem ein Verständnis für die gesundheitlichen Gefahren und Risiken, die von Nanoteilchen ausgehen können 2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden sind in der Lage die grundlegenden Prinzipien des strukturellen Aufbaus von Biomi-neralen und ihrer Prozesse widerzugeben, die zu den hierarchischen Strukturen führen, sowie Zu-sammenhänge zwischen dem Aufbau, der Struktur und ihrer Funktion herzustellen. Sie können die Voraussetzungen für den Einsatz von Materialien im biologischen Kontakt (Material-Zell-, Material-Gewebe-Interaktion) beschreiben und die Anwendungsgebiete für verschiedene Biomaterialien be-nennen. Sie verstehen die Wechselwirkungen zwischen den Biomaterialien und den bioorganischen Molekülen bzw. biologischen Strukturen bezüglich der Zellen, des Gewebes und des Körpers. Sie beherrschen die experimentellen Methoden der Mikroskopie im μm-Bereich mit Photonen und Ionen und können diese zur Untersuchung von Gewebeproben anwenden. 3.) Handlungskompetenzen Die Studierenden sind in der Lage über die spezifischen Problemstellungen bei analytischen Untersu-chungen an Biomineralen und Biomaterialien hinsichtlich der Probenpräparation, Analyse von Makro-molekülen und der Analytik von Grenzflächen zu diskutieren und können Sachverhalte entsprechend


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wissenschaftlicher Gepflogenheiten schriftlich sowie verbal darstellen.

Inhalte Biominerale

hierarchische Struktur Charakter als bioorganische Kompositstruktur Strukturen an Grenzflächen Grundlegende Mechanismen der Biomineralisation ausgewählte Substanzklassen: Calciumcarbonat, Calciumphosphat, Eisenoxide, Siliciumdioxid

o Struktur o Eigenschaften o Funktion

Biomaterialien

Anwendungsgebiete dauerhaft resorbierbare Biomaterialien (Polymere, anorganische Keramikstoffe, Metalle) Grenzflächenverhalten zwischen Biomaterial und bioorganischen Molekülen bzw. biologischen

Strukturen (Zellen, Gewebe, Körper) physikalische, chemische, biochemische und biologische Modifikationen Einsatz für Tissue und StemCell Engineering gesundheitliche Gefahren von Festkörpern und Nanoteilchen im Körperkontakt spezifische Problemstellungen analytischer Verfahren an Biomineralen und –materialien

o Probenpräparation o Analyse von Makromolekülen o Analytik von Grenzflächen

Spezielle analytische Methoden: Mikroskopie im μm-Bereich mit Photonen (Raman, IR, UV Röntgen) und Ionen

Analytik von Gewebeproben und gezielte Bestimmung der mineralischen Bestandteile und Spurenelemente

Literatur [1] M. Epple: Biomaterialien und Biomineralisation, Teubner, 2003, [2] S. Mann: Biomineralization, Oxford 2001, [3] B. Ratner u.a.: Biomaterials Science


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Grenzflächen, Kolloide und Nanoteilchen

Modulname Grenzflächen, Kolloide und Nanoteilchen (Colloids and Interfaces and organisation of nanopar-ticle)

Art der Lehrveranstaltung / SWS V Physikalische Chemie von Grenzflächen(2 SWS) V Kolloide und Nanoteilchen (2 SWS) P Grenzflächen, Kolloide und Nanoteilchen (3 SWS)

Semester SS Verantwortlicher Becker, Caro Dozenten Becker, Caro, Bigall, Dorfs Sprache Deutsch Arbeitsaufwand 79 h Präsenzzeit

161 h Selbststudium Leistungspunkte 8 LP Voraussetzungen nach Prüfungsordnung Keine Empfohlene Voraussetzungen Fortgeschrittene Kenntnisse in Physikalischer Che-

mie Studienleistungen Erfolgreiche Durchführung aller vorgegebenen Ver-

suche, erfolgreiche Erstellung der Protokolle zu den Versuchen

Prüfungsleistungen Klausur (2 h) über die Themengebiete des Moduls Medienformen Tafelanschrieb, Overheadfolien, Powerpoint-

Präsentation, Versuchsanleitungen zu den Laborex-perimenten

Vorlesung: Physikalische Chemie von Grenzflächen Qualifikationsziele

1.) Fachkompetenzen Die Studierenden verfügen über das Wissen der wichtigsten physikalisch-chemischen Eigenschaften von Grenzflächen.

2.) Methodenkompetenzen Die Studenten erkennen Zusammenhänge zwischen den physikalisch-chemischen Eigenschaften von Grenzflächen und auftretenden Grenzflächenphänomenen, die der Stabilisierung von Clustern sowohl in der Gasphase als auch in flüssiger und fester Phase zugrunde liegen.

3.) Handlungskompetenzen Die Studierenden können ihr Wissen hinsichtlich der Diskussion bedeutender Aspekte der Adsorption auf Festkörperoberflächen, der Adsorption an geladenen Grenzflächen, der Elektrokinetik und der Koagulation von Clustern anwenden. Inhalte Vorstellung der Synthese und Stabilisierung von Clustern in der Gasphase und kolloidalen Lö-

sungen Erläuterung von Kolloidassoziaten Besprechung von Phänomenen der Thermodynamik von Oberflächen, von Wechselwirkungspo-

tentialen (van der Waals-Kräfte) und Transporteigenschaften innerhalb von Suspensionen zum Verständnis

Diskussion bedeutender Aspekte der Adsorption auf Festkörperoberflächen, der Adsorption an geladenen Grenzflächen, der Elektrokinetik und der Koagulation von Clustern

Vorstellung der statistischen Mechanik von Flüssigkeiten und Streuexperimenten an kolloidalen Strukturen

Untersuchung des Einflusses von externen Feldern auf die Größe und Form kolloidaler Teilchen Diskussion von Begriffen wie elektrochemische Doppelschicht, Zetapotential und Rheologie

Literatur [1] R. J. Hunter, Foundations of Colloid Science, Oxford University Press, 2004 [2] G. Brezinsky, H. Mügel, Grenzflächen und Kolloide, Spektrum Verlag, 1993, Bergmann-Schäfer, Vielteilchensysteme, Band 5, Walter de Gruyter, 1992. Empfehlenswerte weitere (aktuelle) Literatur wird zu Beginn der Veranstaltung vorgestellt.


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Vorlesung: Kolloide und Nanoteilchen Qualifikationsziele

1.) Fachkompetenzen Die Studierenden kennen die grundlegenden Prinzipien der Kolloidchemie sowie Techniken der Struk-turierung von Nanoteilchen als Grundlage ihrer Handhabung.

2.) Methodenkompetenzen Die Studenten beherrschen Kriterien, mit denen sie beurteilen können, wann kolloidale Lösungen stabil sind.

3.) Handlungskompetenzen Die Studierenden sind in der Lage das erlernte Wissen verbal und schriftlich darzustellen. Außerdem können sie anhand der erlernten Kriterien entscheiden, welche chemischen oder physikalischen Me-thoden für ein aufzubauendes nanostrukturiertes Bauelement (beispielsweise in der Nano- bzw. Mik-roelektronik) am geeignetsten anzuwenden sind. Inhalte Teil „Kolloide“ der Vorlesung Stabilisierung kolloidaler Lösungen Besprechung

o der Auswirkungen der wichtigsten statischen und elektrostatischen Wechselwirkungen auf die Stabilität und Koagulation von Teilchen anhand der DLVO-Theorie

o der Stabilisierung durch oberflächenaktive Agenzien und die Bildung von Mizellkolloiden o der Erzeugung, der Stabilisierung und des Einsatzpotentials von Makro- und Mikroemul-

sionen o der Anordnung von kolloidalen Partikeln zu 3-dimensionalen Strukturen anhand von La-

tex-Partikeln als Beispiel zum Aufbau inverser Opale o der Anwendung inverser Opale als photonische Kristalle als kleiner Seitenaspekt o Kinetische Betrachtung von Nukleation und Wachstum bei kolloidchemischen Synthesen

nach dem LaMer Modell. Teil „Nanopartikel“ der Vorlesung Behandlung von Techniken der Stabilisierung und Deposition von Nanoteilchen ausgehend von

den grundlegenden Methoden der Präparation von Nanoteilchen in gasförmiger, flüssiger und fester Phase

o Ankopplung von Nanoteilchen über elektrostatische Wechselwirkung in fluiden Phasen an entsprechend vorbehandelten Oberflächen planarer und poröser Feststoffe (unter-schiedliche Zeta-Potentiale).

o Dekoration von Feststoffoberflächen mit Nanoteilchen nach der Langmuir-Blodgett-Technik unter Ausnutzung hydrophiler/ hydrophober Wechselwirkungen

o Kovalente Bindung von Nanoteilchen an Feststoffen in strukturierter Form über das Knüpfen chemischer Bindungen

o Beliebige Strukturierungen von Schichten aus Nanoteilchen durch anisotropes Ätzen zu-sammen mit Positiv- und Negativ-Lithographietechniken

o Betrachtung von Sonderformen der Anordnung von Nanoteilchen sowie deren Synthese und Konzentration in mizellaren Flüssigkeiten, deren in situ-Synthese und Stabilisierung in porösen Feststoffen und die Erzeugung nanokristalliner Feststoffe durch Energieein-trag betreffend

o Besprechung der Rastertunnelmikroskopie und der Rasterkraftmikroskopie als bekann-teste Vertreter einer Reihe von Rastersondentechniken, die eine große Bedeutung bei der Manipulation und Analyse von atomaren Oberflächenstrukturen besitzen

o Behandlung von Abscheidungen aus der Gasphase (CVD, PVD) sowie laser- und plas-magestützten Spurtechniken, die unter Ausnutzung unterschiedlicher Grenzflächenener-gien zur 1D- und 2D-Nano-Strukturierung von Oberflächenschichten nach Volmer-Weber eingesetzt werden können

o Moderne kolloidchemische Syntheseverfahren zur Herstellung von metallischen, halblei-tenden oder magnetischen Nanopartikeln

o Überstrukturbildung von Nanopartikeln durch Selbstanordnung, Entropiegesteuerte Ver-fahren; Überstrukturbildung von nichtsphärischen Nanopartikeln

Literatur [1] H.-D. Dörfler, Grenzflächen- und Kolloidchemie, VCH Verlag, 1994 [2] C.N.R. Rao, A. Müller, A.K. Cheetham, The Chemistry of Nanomaterials, Wiley-VCH, 2004. Empfehlenswerte weitere (aktuelle) Literatur wird zu Beginn der Veranstaltung vorgestellt. Praktikum: Grenzflächen, Kolloide und Nanoteilchen


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Qualifikationsziele

1.) Fachkompetenzen Die Studierenden sollen im Praktikum die besonderen Eigenschaften von kolloidalen Lösungen an Beispielen kennenlernen und damit den Inhalt der Vorlesungen vertiefen. Themen, die in den Vor-lesungen aus Zeitgründen nicht abgehandelt werden können, werden hier ergänzend dargestellt. Darüber hinaus werden einige gängige Methoden zur Charakterisierung von Grenzflächen, Kolloi-den und Nanoteilchen vorgestellt.

2.) Methodenkompetenzen

Die Studierenden lernen eine Reihe wichtiger Verfahren kennen, die zur physikalisch-chemischen Charakterisierung von Grenzflächen und Kolloiden genutzt werden. Weiterhin werden Fähigkeiten der Probenpräparation vermittelt.

3.) Handlungskompetenzen Die Studierenden sollen dazu befähigt werden, weitgehend selbständig präparative Arbeiten im Be-reich der Kolloid- und Grenzflächenchemie sowie physikalisch-chemische Messungen in diesem Bereich durchzuführen. Dabei sind insbesondere die hohen Anforderungen an die Reinheit von Substanzen und Sauberkeit des Arbeitens zu erwähnen, die sich im Rahmen dieser Thematik er-geben. Die Versuchsergebnisse werden ausgewertet und zusammen mit der zugehörigen Theorie in einem Protokoll dargestellt.

Inhalte

1) Kontaktwinkel:Es werden selbstorganisierte Monolagen (SAM) von Thiolen auf Münzmetall-oberflächen hergestellt, chemisch modifiziert und mittels Kontaktwinkelmessungen charakteri-siert. Dabei werden grundlegende Konzepte der Oberflächenthermodynamik erläutert. Die Funk-tionsweise des Mikrokontaktdruckens mittels SAMs wird dargestellt.

2) Kritische Mizellbildung: Mittels Messungen der Grenzflächenspannung und der elektrischen Leitfähigkeit wird die Bildung von Mizellen in wässrigen Tensidlösungen verfolgt (Assoziations-kolloide). Aus den Messreihen werden die kritische Mizellbildungskonzentration, sowie die freie Enthalpie, Enthalpie und Entropie der Mizellbildung ermittelt.

3) Langmuir-Blodgett-Filme:Unter Verwendung einer Filmwaage werden Druck-Flächen-

Isothermen von Langmuir-Blodgett-Filmen auf Wasser aufgenommen. Die kritischen Daten der untersuchten Filme werden bestimmt und aus diesen thermodynamische Daten gewonnen. In einem weiteren Versuchsteil werden Goldelektroden mit Langmuir-Blodgett-Filmen beschichtet und anschließend cyclovoltammetrisch untersucht.

4) Nanoparticle Tracking Analysis:Die Größenverteilung von Teilchen in einer Reihe von Kolloi-

den bzw. Suspensionen von Nanoteilchen wird mittels „Nanoparticle Tracking Analysis“ unter-sucht. In diesem Zusammenhang wird auf die Theorie der Diffusion von Nanoteilchen in Lösun-gen (Fluktuationen, statistisch-thermodynamische Behandlung) eingegangen.

5) Rasterkraftmikroskopie (AFM): Mittels eines AFM wird die Oberflächenstruktur einer Reihe von

Proben eingehend analysiert. Es werden Ätzgruben in einem LiF-Substrat hergestellt und an-schließend durch AFM sichtbar gemacht. Diese Studien können dazu verwendet werden, Stufen- und Schraubenversetzungen an der Kristalloberfläche zu charakterisieren.

6) Laser-Doppler-Anemometrie (Zeta-Potential): In diesem Versuch sollen kolloidale

Silikasphären in wässriger Lösung synthetisiert werden. Mittels Laser-Doppler-Anemometrie wird die Oberflächenladung und kolloidale Stabilität in Abhängigkeit vom pH-Wert bestimmt. Die Be-obachtungen sollen im Hinblick auf die zugrundeliegende Theorie interpretiert werden.

Literatur R. J. Hunter, Foundations of Colloid Science, Oxford University Press 2001. Empfehlenswerte weitere (aktuelle) Literatur wird in den Versuchsbeschreibungen angegeben.


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Grundlagen der Materialanalytik

Studiengang Master-Studiengang Material- und Nanochemie

Modul-Nr.

Modulbezeichnung Grundlagen der Materialanalytik Art der Lehrveranstaltung / SWS V Grundlagen der Materialanalytik (2 SWS)

18512 P Grundlagen der Materialanalytik (3 SWS) 18513

Semester WS / 1. Semester Verantwortlicher Dorfs Dozenten Dorfs, Giese, Lacayo, Caro, Wiebcke, Feldhoff, Sprache Deutsch Zuordnung zum Curriculum M. Sc. Analytik

M. Sc. Material- und Nanochemie Arbeitsaufwand 70 h Präsenzzeit 110 h Selbststudium Leistungspunkte 6 LP Voraussetzungen nach Prüfungsordnung Keine Empfohlene Voraussetzungen Fortgeschrittene Kenntnisse in anorganischer,

organischer und physikalischer Chemie, Grund-kenntnisse in instrumentellen Analyseverfahren

Studienleistungen Erfolgreiche Durchführung aller vorgegebenen Versuche, erfolgreiche Erstellung der Protokolle zu den Versuchen

Prüfungsleistungen Klausur (2 h) über die Themengebiete des Mo-duls

Medienform Tafelanschrieb, Powerpoint-Präsentation, teil-weise Skript zur Vorlesung, Versuchsanleitungen zu den Laborexperimenten

Vorlesung Grundlagen der Materialanalytik Qualifikationsziele 1.) Fachkompetenzen Die Studierenden besitzen Vorstellungen über die wichtigsten Festkörpermaterialien und kennen die Methoden zur Charakterisierung von Festkörpern, zu denen die anorganischen Bulk-Materialien, or-ganische Polymere, Nanoteilchen und auch die Komposite gehören. Sie erwerben Grundlagen über die hochauflösende analytische Elektronenmikroskopie am Beispiel von mikro- und nanostrukturier-ten Feststoffen (EDXS, SAED, TEM, SEM). Sie eignen sich die Verfahren und Modelle zur Ermittlung der Porosität von Festkörpern durch die Adsorption von Gasen, speziell der Quecksilberintrusionsporosimetrie, an und kennen die Anwendungsmöglichkeiten der Röntgenklein-winkelstreuverfahren (SAXS) sowie die speziellen Röntgenbeugungsmethoden an Pulverproben, aus ihnen sie über die Reflexverbreiterung auf die Teilchengröße schließen können (Scherrer-Formel). Sie beherrschen die Grundprinzipien thermoanalytischer Verfahren zur Materialcharakterisierung an Beispielen von Elastomeren und Polymeren hinsichtlich ihrer Identifizierung, Mikrostrukturaufklärung und quantitativer Analyse. Sie kennen die Gelpermeationschromatographie sowie die Besonderheiten der optischen Spektroskopie an Oberflächen und bei der Charakterisierung von Festkörpern. 2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden sind in der Lage, unter Verwendung ihrer Fachkenntnisse die Materialeigenschaften von Festkörpermaterialien zu beurteilen und darauf basierend die einzelnen analytischen Verfahren anzuwenden. Sie kennen Beispiele zur Bestimmung der Größe und Form von dispergierten Nanoteil-chen und zur Analyse der Struktur und Porosität amorpher Gele. Sie können im Falle der UV/Vis-Spektroskopie die diffuse Reflexion und den Kubelka-Munk-Formalismus zur Vermessung von Fest-körpern zur Separierung der zu ermittelnden Absorption von unerwünschten Lichtstreuungen an-


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wenden. Sie sind in der Lage Molmassen und Molmassenverteilungen von Polymeren zu charakteri-sieren und die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen analytischen Methoden gegeneinander ab-zuwägen und zu bewerten. 3.) Handlungskompetenzen Sie sind in der Lage materialanalytische Sachverhalte verbal und schriftlich darzustellen. Sie können Literaturrecherchen zum Thema durchführen und zur Lösung und Erklärung von Problemstellungen anwenden. Inhalte • Grundlagen der Elektronenmikroskopie (Geräteaufbau, Kontrastentstehung, Abbildungsmodi und Abbildungsfehler) o energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDXS) o Elektronenbeugung (SAED) o Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) o Rasterelektronenmikroskopie (SEM) o Röntgenbeugung an Pulverproben (Debye-Scherrer-Verfahren) o Röntgenkleinwinkelstreuverfahren (SAXS) • Verfahren und Modelle zur Bestimmung der Porosität, der inneren Oberflächen und der Poren-größenverteilungen • Quecksilberintrusionsporosimetrie • Thermoanalytische Verfahren zur Materialcharakterisierung o Thermogravimetrie (TGA) o Dynamischen Differenzkalorimetrie (DDK bzw. DSC) o Thermomechanischen Analyse (TMA) • Gelpermeationschromatographie (GPC) • Optische Spektroskopie o Raman-Spektroskopie o IR-Spektroskopie (u.a. Messmethoden in ATR-Anordnung) o UV/Vis-Spektroskopie (diffuse Reflexion, Kubelka-Munk-Formalismus) Literatur [1] W. F. Hemminger, H. K. Cammenga: Methoden der thermischen Analyse, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 1989, S. 57, [2] Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, Bd. 5, Analysen und Messverfahren, Verlag Chemie

Weinheim, [3] D. W. Brazier, Applications of Thermal Analytical Procedures in study of Elastomers and Elastomer Systems, Rubber Chemistry and Technology, Vol. 53, S. 487 ff., [4] H. Kuzmany: Festkörperspektroskopie, Springer Verlag, 1990 [5] J.I. Goldstein, Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis, 3. ed., Kluwer Acad./Plenum Publ., New York, 2003, [6] L. Reimer, Scanning electron microscopy : physics of image formation and microanalysis, 2. ed., Springer, Berlin (1998). Empfehlenswerte weitere (aktuelle) Literatur wird zu Beginn der Veranstaltung vorge-stellt.

Praktikum Grundlagen der Materialanalytik Qualifikationsziele 1.) Fachkompetenzen Die Studierenden erwerben praktische Kenntnisse zu den Möglichkeiten und Grenzen der Charakteri-sierung von unterschiedlichen Festkörpern und Festkörper-Komposit-Materialien mit ausgewählten analytischen Verfahren. 2.) Methodenkompetenzen Sie beherrschen die experimentellen Methoden um die gesetzten Ziele zu erreichen und können ver-schiedene Methoden zur Lösung der Aufgabenstellungen kreativ nutzen und ihre erworbenen Kennt-nisse darauf anwenden. Sie kennen die Verfahren zur Charakterisierung der Struktur von Festkörpern (REM, UV-Vis-Messungen), zur Identifizierung von Polymermatricen und Additiven in Elastomeren durch FT-IR spektroskopische Verfahren, zur Charakterisierung der Molmasse und Molmassenvertei-lung von Polymeren durch GPC sowie thermoanalytische Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaf-ten, wie das Schmelzverhalten.


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3.) Handlungskompetenzen Die Studierenden sind in der Lage materialanalytische Sachverhalte schriftlich sowie verbal darzu-stellen. Sie können zur Realisierung von Aufgabenstellungen im Praktikum essentielle Angaben her-ausarbeiten, strukturieren und infolge dessen Schlussfolgerungen ziehen. Sie sind in der Lage über ihre Ergebnisse entsprechend wissenschaftlicher Gepflogenheiten zu diskutieren und mit Hilfe wis-senschaftlicher Literatur zu erklären und zu begreifen. Sie führen die Praktikumsversuche unter den Arbeitsschutzvorschriften sorgfältig, gefahrlos und sicher im vorgegebenen Zeitrahmen durch und zeigen Verantwortungsbewusstsein in Hinsicht auf die Anwendung von Messgeräten und den Chemi-kalien.

Inhalte Versuche zu(r) • Adsorption von Gasen an porösen Festkörpern • Rasterelektronenmikroskopie zur Ermittlung der Mikrostruktur synthetischer Materialien • optischen Methoden zur Festkörpercharakterisierung (Messung von UV/Vis-Spektren in diffuser Reflexion an Pulvern und Dünnfilmen von Halbleitern und Kompositproben) • thermoanalytischen Verfahren wie DSC und TGA o Quantitative Elastomeranalyse o Thermische Stabilität von Polymeren o Glas- und Schmelzpunktsbestimmungen o Kristallisationsverhalten • Identifizierung von Additiven in Elastomeren und Identifizierung von Polymermatrices (Thermoplasten, Kautschuke) mittels FT-IR spektroskopischer Verfahren (Transmission und ATR) • Charakterisierung der Molmasse und Molmassenverteilung von Polymeren mittels GPC Literatur s.o. - empfehlenswerte weitere (aktuelle) Literatur wird zu Beginn der Veranstaltung vorgestellt.


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Instrumentelle Methoden II

Modulname Instrumentelle Methoden II (Instrumental Methods II)

Art der Lehrveranstaltung V Instrumentelle Methoden II (2 SWS) Semester SS Verantwortliche Heitjans, Grabow Dozenten Behrens, Berger, Binnewies, Caro , Dräger, Grabow

Heitjans, Kasper, Kirschning, Scheper, Wiebcke, N.N. Sprache Deutsch Arbeitsaufwand 22,5 h Präsenzzeit

67,5 h Selbststudium Leistungspunkte 3 LP Voraussetzungen nach Prüfungsordnung Keine Empfohlene Voraussetzungen Grundkenntnisse in Mathematik und Physik, Grundla-

gen der Anorganischen, Organischen und Physikali-schen Chemie

Studienleistungen keine Prüfungsleistungen Klausur (1h) über die Themengebiete des Moduls Modulprüfung Siehe Prüfungsleistung Medienformen: Tafel, Overheadfolien, Powerpoint-

Präsentation, Arbeitsblätter, Experimente

Vorlesung Instrumentelle Methoden 2 Qualifikationsziele 1.) Fachkompetenzen Die Studierenden erwerben grundlegende Kenntnisse in den Themenbereichen, der Optischen und NMR-Spektroskopie sowie Massenspektrometrie, Chromatographie und Elektrophorese und der ther-mischen Analyse. 2.) Methodenkompetenzen Die Studenten erlangen eine Einführung in physikalisch-chemische Messmethoden und können sie bezüglich der Anwendungsbereiche und der Präzision der Ergebnisse einschätzen. 3.) Handlungskompetenzen Sie können die Verfahren auf der Basis der vermittelten Grundlagen in den Praktika anwenden und die Sachverhalte schriftlich und verbal darstellen. Außerdem verfügen die Studenten über ein Urteilsver-mögen bezüglich der unterschiedlichen Analysemethoden. Inhalte

1.) NMR I

Physikalische Grundlagen: Drehimpuls, magnetisches Dipolmoment, Spinquantenzahl, magnetogyrisches Verhältnis

Kernspins im Magnetfeld

Freier Induktionsabfall

Einführung Fouier-Transform-NMR

Spin-Gitter- und Spin-Spin-Relaxation

Aufbau eines NMR-Spektrometers

Strukturabhängigkeit der 1H- und 13C-NMR-Signale und der chemischen Verschiebungen

Inkrementenregeln

Zusammenhang von Molekülsymmetrie, Isochronie und Äquivalenz

wichtige Spin-Systeme

Chiralitätseffekte

Moleküldynamik – temperaturabhängige NMR – NMR-Zeitskala

2.) Optische Spektroskopie:

Grundlagen: Elektronenniveaus, UV/VIS-Spektrometer, UV/VIS-Spektren

Inkrementenregeln für Diene und Enone


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Konjugationseffekte

Aromatenbanden

Anwendungen

3.) Chromatographie

Theoretische Grundlagen

Dünnschichtchromatographie (DC)

Flüssigchromatographie (LC): analytische Verfahren, präparative Verfahren

Ionenaustausch- und Ionenausschlusschromatographie

Reversed-phase Chromatographie

Gelchromatographie

Affinitätschromatographie

4.) Elektrophorese

Theoretische Grundlagen

Klassische Elektrophorese (trägerfrei und trägergebunden)

Isoelektrische Fokussierung

Isotachophorese

Spezielle Anwendungen (CE, CE-MS-Kopplung, 2D-Verfahren)

5.) Thermische Analyse:

Physikalisch-chemische Grundlagen

Differentielle Thermoanalyse (DTA)

Thermogravimetrie (TG)

Differential Scanning Calorimetry (DSC)

Experimentelle Aufbauten und Anwendungsbeispiele. Literatur: Aktuelle Literatur wird in der Vorlesung bekannt gegeben


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Molekulare und Polymere Materialien

Studiengang Master-Studiengang Material- und Nanochemie

Modul-Nr.

Modulbezeichnung Molekulare und Polymere Materialien Art der Lehrveranstaltung / SWS V Molekulare und Polymere Materialien (3 SWS)

15030 P Molekulare und Polymere Materialien (4 SWS) 15031

Semester SS / 2. Semester Verantwortlicher Butenschön Dozenten Butenschön, Giese, Renz Sprache Deutsch oder Englisch Zuordnung zum Curriculum M. Sc. Material- und Nanochemie Arbeitsaufwand 98 h Präsenzzeit

142 h Selbststudium Leistungspunkte 8 LP Voraussetzungen nach Prüfungsordnung Keine Empfohlene Voraussetzungen Fortgeschrittene Kenntnisse in Anorganischer,

Organischer und Physikalischer Chemie Studienleistungen Besuch der Vorlesung, erfolgreiche Durchführung

aller vorgegebenen Versuche, erfolgreiche Erstel-lung der Protokolle zu den Versuchen

Prüfungsleistungen Klausur (120 min) über die Themengebiete des Moduls

Medienform Tafelanschrieb, Overheadfolien, Beamer-Präsentation, Versuchsanleitungen zu den Labor-experimenten

Vorlesung Molekulare und Polymere Materialien Qualifikationsziele 1.) Fachkompetenzen Die Studierenden erwerben in den Bereichen des molekularen Magnetismus, der magnetischen Mate-rialien, der organischen Polymere sowie der molekularen Elektronik einen Überblick über die Mög-lichkeiten der Synthese von molekularen und polymeren Materialien sowie über die physikalisch-chemischen Eigenschaften bestimmter Stoffklassen mit ihrem Anwendungspotenzial als Materialien und Nanomaterialien. Dazu kennen sie die essentiellen physikochemischen Begriffe im Zusammen-hang mit Polymeren und die in der Industrie aktuell eingesetzten Synthesewege. 2.) Methodenkompetenzen Sie verstehen den Aufbau, die Synthese und die supramolekulare Organisation von anwendungstech-nisch relevanten organischen Polymeren. Sie sind in der Lage Zusammenhänge zwischen der Struk-tur, den Eigenschaften und Anwendungen von Festkörpern zu erkennen und können beurteilen, in welcher Weise die supramolekulare Organisation der Mehrphasensysteme von der Funktionalität der Nanopartikel sowie von dem chemischen Aufbau von Polymeren abhängt. 3.) Handlungskompetenzen Sie verstehen den Einsatz und den Herstellungsaufwand molekularer und polymerer Materialien. Sie sind in der Lage Literaturrecherchen durchzuführen, ihre Kenntnisse durch Erschließen wissenschaft-licher Texte zu vertiefen und problemorientierte Diskussionen zu führen.


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Inhalte Es wird eine Reihe von Materialien und Materialklassen behandelt, wobei die auftretenden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen im Vordergrund stehen sollen: Molekularer Magnetismus

o Eigenschaften und Anwendungen molekularer Materialien o Schwerpunkt in koordinationschemischen Verbindungen o Molekulare Schalter, Molekulare Maschinen

Magnetische Materialien

o Eigenschaften und typische Anwendungen o Supraleitung

Organische Polymere o Struktur-Eigenschafts-Beziehungen über

Reaktionsmechanismen Syntheseverfahren von Polymeren mit definierten Strukturen Taktizität Molmassenverteilung

o supramolekulare Organisation der Polymere in Kristalliten o Bildung polymere Gläser o Beziehungen zwischen Morphologie und den mechanischen, optischen und elektrischen

Eigenschaften der Werkstoffe o Synthese entropieelastischer Werkstoffe über die chemische oder physikalische Vernet-

zung von Kautschuken und Dispersionen von euklidischen bzw. fraktalen Nanopartikeln o typische Beispiele für die zu behandelnden Polymere: Kunststoffe, Kautschuke und Fa-

sern Molekulare Elektronik

o Im Rahmen der Lehreinheit „Molekulare Elektronik“ werden grundlegende Fragen der da-für relevanten molekularen Materialien behandelt.

o ausgewählte Synthesen o Wege der Selbstorganisation von Molekülen zu „molekularen Drähten“ und „Schaltern“ o Aspekte der Kontaktierung und Vermessung

• • Literatur W. Göpel, C. Ziegler, Einführung in die Materialwissenschaften: Physikalisch-Chemische Grundlagen und Anwendungen, Teubner, 1996. - C.N.R. Rao, A. Müller, A.K. Cheetham, The Chemistry of Nanomaterials, Wiley-VCH, 2004. - R. Memming, D. Vanmaekelbergh,, Semiconductor Electrochemistry, Wiley-VCH, 2001. - E. V. Anslin, D. A. Dougherty, Modern Physical Organic Chemistry, Univ. Science Books, Sausalito 2006, Kap. 13, 17. Empfehlenswerte weitere (aktuelle) Literatur wird zu Beginn der Veranstaltung vorgestellt.

Praktikum Molekulare und Polymere Materialien


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Qualifikationsziele 1.) Fachkompetenzen Die Studierenden erlangen im Praktikum Grundkenntnisse über wichtige Syntheseverfahren und Ei-genschaften von Festkörpermaterialien an ausgewählten Beispielen. Sie kennen die Synthese und die magnetischen Eigenschaften von Supraleitern, die Herstellung von Schaltern und deren möglichen Schaltzustände, die Polymerisationsarten und –verfahren, die Kautschukherstellung und Möglichkei-ten zur Modifizierung der Eigenschaften. 2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden sind in der Lage Versuche durchzuführen, in denen in den meisten Fällen eine Kombination aus chemischer Synthese der Materialien mit der physikalisch-chemischen Bestimmung der Eigenschaften gefordert wird. Die Studierenden kennen die wichtigsten Polymerisationsarten, zu denen mitunter die radikalische und ionische Polymerisation sowie die Polykondensation und –addition gehören. Sie beherrschen die technisch wichtigen Polymerisationsverfahren zur Herstellung von Polymeren und die Verfahren zur gezielten Modifikation bzw. Variation von Werkstoffeigen-schaften. 3.) Handlungskompetenzen Sie sind dazu befähigt Messergebnisse kritisch zu beurteilen und korrekt darzustellen. Dazu können sie effiziente Recherchen von Literaturdaten durchführen, englischsprachige wissenschaftliche Publi-kationen auswerten und Inhalte verständlich darstellen. Sie sind in der Lage neue und aktuelle Ent-wicklungen in ausgewählten Materialklassen über einen Seminarvortrag zu berichten und Möglich-keiten zur kritischen, aber fairen wissenschaftlichen Diskussion zu nutzen. Sie führen die Versuche eigenständig in einem vorgegebenen Zeitfenster nach Arbeitsschutzvorschriften sorgfältig, sicher und gefahrlos durch und zeigen Gefahrenbewusstsein im Umgang mit Chemikalien und Laborgerä-ten. Durch die Versuche vertiefen und festigen sie den Vorlesungsstoff. Inhalte Herstellung und Charakterisierung magnetischer Eigenschaften moderner Hochtemperatur-

Supraleiter auf Basis von Mischoxiden Herstellung molekularer Schalter (Spin-Crossover-Verbindungen) auf Basis von Koordinations-

verbindungen und Charakterisierung der verschiedenen Schaltzustände (High- und Low-Spin) Synthese verschiedener Polymere über typische Polymerisationsmechanismen (u.a. radikalische

Polymerisation bzw. Polykondensation) und grundlegender Polymerisationsverfahren (z.B. Emul-sion in Masse, Aufarbeitung der Polymere, analytische Charakterisierung)

o Molmassenbestimmung (Membranosmose, Viskosimetrie, Gelpermeationschromatographie)

o Thermoanalytische Verfahren (DSC, TGA) zur Bestimmung von Glasübergangspunkte thermische Stabilität Kristallisations- bzw. Schmelzpunkte

o molekularer Aufbau und Struktur von Polymeren (FT-IR Spektroskopie) Herstellung einer Kautschukmischung, Vulkansiaton und Charakterisierung ausgewählter mecha-

nischer Eigenschaften (z.B. Bruchverhalten, Dehnungsverhalten) organische und metallorganische Synthesen zur Herstellung von Bausteinen für molekulare

Drähte einschließlich vollständiger Charakterisierung der Reaktionsprodukte Literatur Die Versuchsbeschreibungen und weiterführenden Literaturstellen werden bei den einzelnen Versuchen angegeben.


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Organische Chemie I

Modulname Organische Chemie I (Organic Chemistry I)

Art der Lehrveranstaltung V Organische Chemie I (4 SWS) Ü Organische Chemie I (1 SWS)

Semester WS Verantwortlicher Butenschön, Kalesse Dozenten Butenschön, Kalesse Sprache Deutsch Arbeitsaufwand 56 h Präsenzzeit

124 h Selbststudium Leistungspunkte 6 LP Voraussetzungen nach Prüfungsordnung Keine Empfohlene Voraussetzungen Grundlagen der Allgemeinen Chemie Studienleistungen Keine Prüfungsleistungen Klausur (3h) über die Themengebiete des Moduls Modulprüfung Siehe Prüfungsleistung Medienformen Tafelanschrieb, Overheadfolien, Powerpoint-

Präsentation, Arbeitsblätter

Vorlesung und Übung Organische Chemie I Qualifikationsziele 1.) Fachkompetenzen Die Studierenden erwerben im Rahmen dieser Lehrveranstaltung Kenntnisse über die Grundlagen und Konzepte der Organischen Chemie und verstehen diese anzuwenden. Sie kennen die wichtigsten Stoffklassen der Organischen Chemie und beachten bei der Erarbeitung von den grundlegenden ioni-schen sowie radikalischen Reaktionen äußere Einwirkungen, z.B. durch das Lösungsmittel, und die Eigenschaften von Verbindungen. Des Weiteren kennen sie in Grundzügen die Bedeutung organischer Verbindungen in der Industrie und Medizin. 2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden können die Eigenschaften hinsichtlich der Wirkungsweise ihrer funktionellen Grup-pen, ihrer Struktur und der damit einhergehenden Polarisierbarkeit und dem Säure/Base-Verhalten einschätzen. Mit Hilfe ihrer erworbenen Grundlagen sind sie befähigt die Reaktivität von Elektrophilen und Nucleophilen vorauszusagen. 3.) Handlungskompetenzen Die Studierenden können wesentliche Sachverhalte der organischen Chemie schriftlich sowie verbal definieren. Sie sind in der Lage essentielle Informationen aus den gegebenen Bedingungen herauszu-arbeiten, zu strukturieren und fachgerechte Schlussfolgerungen zum Lösen des Problems zu formulie-ren. Die Übungen sind so gestaltet, dass sie den Inhalt der Vorlesung vertiefen und festigen und sich auf dieser Basis in den darauf aufbauenden Lehrveranstaltungen weiterentwickeln. Inhalte In der Vorlesung und Übung werden folgende Themen behandelt

Struktur und Bindung organischer Moleküle

Alkane

Stereochemie

Halogenalkane

Nucleophile Substitution, Eliminierung, Addition;

Alkohole, Ether

NMR-Spektroskopie

Alkene Alkine

Infrarot-Spektroskopie

Delokalisierte �-Systeme


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Aromatizität

elektrophile aromatische Substitution

Reaktionen der Benzolderivate,

Aldehyde, Ketone

Umpolung

Enole, Enone

metallorganische Reagenzien

Reduktionen, Oxidationen

Carbonsäuren, Derivate und Reaktionen

Massenspektrometrie

Amine, Kohlenhydrate, Aminosäuren, Peptide, Nukleinsäuren, Terpene, Polyketide Die oben aufgeführten Inhalte, speziell die Stoffgruppen und Konzepte, sollen in der Übung anhand von konkreten Beispielen vertieft werden. Dazu werden Verbindungen der entsprechenden Stoffgrup-pen aus dem täglichen Leben herangezogen und deren Verhalten und Bedeutung durch die Verwen-dung der in der Vorlesung gelehrten Inhalte erklärt. In der Übung soll auf diese Weise, der Zusam-menhang zwischen den funktionellen Gruppen und deren Wechselspiel verdeutlicht werden. Literatur K.P.C. Vollhardt, N.E. Schore, Organische Chemie, 3. Aufl., Wiley-VCH (2000), Clayden Greeves, Warren, Wothers, Organic Chemistry, Oxford University Press, ISBN 0198503466; I. Fleming, Frontier Orbitals and Organic Chemical Reaktions, John Wiley & Sons, ISBN 0471 018198


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Physikalische Chemie II

Modulname Physikalische Chemie II (Physical Chemistry II)

Art der Lehrveranstaltung V Physikalische Chemie II (2 SWS) Ü Physikalische Chemie II (1 SWS)

Semester WS Verantwortlicher Imbihl Dozenten Imbihl Sprache Deutsch Arbeitsaufwand 32 h Präsenzzeit

88 h Selbststudium Leistungspunkte 4LP Voraussetzungen nach Prüfungsordnung keine Empfohlene Voraussetzungen Grundlegende Kenntnisse in Physikalischer Chemie

(Thermodynamik), Physik und Mathematik Studienleistungen Keine Prüfungsleistungen Klausur über die Inhalte der Vorlesung Modulprüfung Siehe Prüfungsleistung Medienformen Tafel, Overheadfolien, Powerpoint-Präsentation, Ar-

beitsblätter, Experimente

Vorlesung Physikalische Chemie II Qualifikationsziele

1.) Fachkompetenzen Die Studenten lernen den Aufbau der Materie auf der Grundlage der Quantenmechanik kennen. Sie kennen, unter anderem die Grundlagen der Wellenmechanik. Die Studierenden lernen außerdem neue Konzepte zur Berechnung der physikalischen Eigenschaften der kleinsten Teilchen kennen, wie z.B. die Heisenbergsche Unschärferelation. Zudem kennen sie einige wichtige Modelle, wie z.B. das Teilchen im Kasten, den starren Rotator oder den Harmonischen Oszillator. Außerdem lernen sie mo-derne physikalisch-chemische Untersuchungsmethoden wie die NMR-oder IR-Spektroskopie näher kennen.

2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden sind in der Lage den Atomaufbau mit Hilfe der Quantenchemie zu beschreiben und die Konzepte der Quantenmechanik schriftlich und verbal wiederzugeben.

3.) Handlungskompetenzen Die Studenten können die erlernten theoretischen Kenntnisse zum Aufbau der Materie auf Systeme anwenden und sie nähergehend mit Hilfe der Konzepte der Quantenmechanik interpretieren. Inhalte

Bausteine der Atome

Bohr ‘sches Atommodell

Grundlagen der Wellenmechanik

die Heisenberg ‘sche Unschärferelation

die Schrödinger-Gleichung

einfache Systeme: Teilchen im Kasten, starrer Rotator, Harmonischer Oszillator

das H-Atom

Mehrelektronensysteme

Pauli-Verbot und Slater-Determinanten

Grundlagen der Spektroskopie

quantenchemische Näherungsverfahren Literatur P.W. Atkins, Physikalische Chemie, 3. korr. Aufl., Wiley-VCH, Weinheim 2002 G. Wedler, Lehrbuch der Physikalischen Chemie, 4. Aufl., Wiley-VCH, Weinheim 1997Weitere Litera-tur wird in der Vorlesung bekannt gegeben.


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Physikalische Materialchemie

Modulname Physikalische Materialchemie (Physical Materials Chemistry)

Art der Lehrveranstaltung / SWS V1 Physikalische Chemie von Festkörpern und Na-nosystemen (3 SWS)

Ü Physikalische Chemie von Festkörpern und Na-nosystemen (1 SWS)

V2 Funktionsprinzipien ausgewählter Festkörperma-terialien (3 SWS)

Semester WS Verantwortlicher Caro Dozenten V1: Feldhoff, Heitjans

V2: Bahnemann, Caro, Klüppel, Dorfs, Bigall Sprache Deutsch Arbeitsaufwand 98 h Präsenzzeit

172 h Selbststudium Leistungspunkte 8 LP Voraussetzungen nach Prüfungsordnung Keine Empfohlene Voraussetzungen Fortgeschrittene Kenntnisse in Physikalischer Che-

mie Studienleistungen Keine Prüfungsleistungen Mündliche Prüfung (30 min) über die Themengebiete

des Moduls Medienformen Tafelanschrieb, Overheadfolien, Powerpoint-

Präsentation, Übungsblätter, Versuchsanleitungen zu den Laborexperimenten

Vorlesung 1 / Übungen: Physikalische Chemie von Festkörpern und Nanosystemen Qualifikationsziele

1.) Fachkompetenzen Die Studenten verfügen über Wissen in dem Bereich der physikalischen bzw. physikalisch-chemischen Grundlagen zum Verständnis der besonderen Eigenschaften von Festkörper-Systemen als komplexes Funktionsmaterial. Dazu gehören das Bändermodell, die Thermodynamik realer Festkörper unter Be-rücksichtigung nanostrukturierter Systeme, die Elektrochemie mit Hinblick auf Elektroden und die Festkörperelektrochemie mit Festionenleitern als Elektrolytsysteme. Die Studierenden kennen zudem die Grundlagen für die Anwendung nanostukturierter Festkörper und für die Anordnungen von Nanoteilchen in Bauteilen.

2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden sind in der Lage jene Unterschiede zu erkennen, die auftreten, wenn die Abmessun-gen der Festkörper-Teilchen in den Bereich weniger Nanometer hinein absinken.

3.) Handlungskompetenzen Die Studenten können das erlernte Wissen verbal und schriftlich darstellen, sowie es in Diskussionen beispielsweise über die Kinetik oder Dynamik in Festkörpern einbringen. Inhalte Gitteraufbau von Festkörpern

o Bravais-Gitter o Symmetrien o Quasikristalle

Strukturaufklärung mit Beugungsmethoden o mit Röntgenstrahlung, Elektronen, Neutronen o reziproker Raum o Beugungsbedingung (Laue, Bragg, Brillouin) Symmetrien o Atom(formfaktor) und Strukturfaktor o Brillouin-Zonen o Patterson-Funktion

Dynamik von Atomen in Festkörpern und Nanosystemen


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o harmonische Näherung der Atomdynamik o Quantisierung der Gitterschwingungen o Phononendispersion o Einstein- und Debye-Modell für die Wärmekapazität

Dynamik von Elektronen in Festkörpern und Nanosystemen o freies Elektronengas zum Verständnis der Glühemission o quasifreie Elektronen im Festkörper o Bändermodell für kristalline und amorphe Festkörper (Isolatoren, Halbleiter, Leiter) o p-n-Übergang

Thermodynamik realer Festkörper o unter besonderer Berücksichtigung nanostrukturierter Systeme auf der Basis der Grenz-

flächenthermodynamik o als Basis zur Diskussion von Fragen der Kinetik und Dynamik in Festkörpern

Spezielle Nanosysteme o anhand aktueller Beispiele der Fachliteratur (z.B. nanostrukturierte Thermoelektrika)

Literatur [1] Ch. Kittel, Einführung in die Festkörperphysik [2] H. Ibach, H. Lüth, Festkörperphysik[3] M.N. Rudden, J. Wilson, Elementare Festkörperphysik und Halbleiterelektronik Empfehlenswerte weitere (aktuelle) Literatur wird zu Beginn der Veranstaltung vorgestellt.

Vorlesung 2: Funktionsprinzipien ausgewählter Festkörpermaterialien Qualifikationsziele

1.) Fachkompetenzen Die Studenten kennen die Funktionsprinzipien und die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Festkörpermaterialien mit großer aktueller Bedeutung in der Anwendung.

2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden können die aktuellen Optimierungsmöglichkeiten für ausgewählte Materialsysteme erkennen. Außerdem sind sie in der Lage den funktionsorientierten Aufbau komplexer Materialien zu verstehen.

3.) Handlungskompetenzen Die Studenten können das erlernte Wissen verbal und schriftlich darstellen und zur Lösung vorliegen-der Aufgabenstellungen oder Problemstellungen anwenden. Zudem sind sie imstande aktuelle The-men aus dem Bereich der Funktionsprinzipien ausgewählter Festkörpermaterialien zu diskutieren. Inhalte Behandlung einer Reihe von Materialien und Materialklassen im Vordergrund stehen die auftretenden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen basierend auf der gedanklichen Kette: vom Molekül zum Material zum Bauelement die folgenden Materialien werden exemplarisch betrachtet und nach der gedanklichen Kette darge-

stellt o Hartwerkstoffe o Metalle o magnetische Materialien o Katalysatoren o ein photokatalytisches System o Membranmaterialien o Systeme zur Sensorik o Materialien von Brennstoffzellen o Materialien von Solarzellen o Materialien von Batterien o Halbleiterbauelemente o photonische Materialien o Metallnanopartikel o Halbleiternanopartikel


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Im folgenden werden die einzelnen Themengebiete der verschiedenen Materialien genauer darge-stellt:

o Hartwerkstoffe Behandlung von Fragen der chemischen Stabilität und der Nanostruktur der Hart-

werkstoffe in Abhängigkeit von der Geometrie als Kompaktmaterial oder Dünn-schicht

Es werden dabei die speziellen mechanischen Eigenschaften von nanostrukturierten Werkstoffen betrachtet.

o Metalle Erklärung der elektrischen Eigenschaften, der Wärmeleitung und Deformierbarkeit

bei gleichzeitig mechanischer Stabilität ausgehend vom Modell der metallischen Bindung

o Magnetische Materialien Einführung in den Bereich von Festkörpern mit interessanten magnetischen Eigen-

schaften und ihren typischen Anwendungen sowie ihren Struktur-Eigenschaft-Korrelationen

Erklärung des Auftretens von Ferro-, Ferri- und Antiferromagnetismus makroskopi-scher Materialien sowie deren Charakterisierungsmethoden

Einführung in den Superparamagnetismus kolloidaler Materialien

o Katalysatoren Herstellung und Stabilisierung nanoskaliger Oxid- und Metallpartikel auf üblichen

Trägern wie Oxiden oder Kohlenstoff Der Schwerpunkt liegt einerseits auf der Nanostruktur der Kontaktfläche zwischen

Katalysator und Katalysator-Träger und andererseits auf dem hierarchischen Struk-turaufbau.

o Photokatalytisches System Behandlung des komplexen Zusammenwirkens von Superhydrophilie und Photo-

Oxidation in Halbleiterkatalysatoren mit Nano-Design beim Schadstoffabbau in gas-förmiger und flüssiger Phase

Behandlung von „smarten“ Nanomaterialien mit maßgeschneiderten Oberflächenei-genschaften für die Anwendung in der Photokatalyse

o Membranmaterialien Poröse und dichte Materialien und ihre Strukturierung zu Membranen für die Gas-

trennung Behandlung grundlegender Fragen über molekulare Materialien im Rahmen der

Lehreinheit „Molekulare Elektronik“ Vorstellung ausgewählter Synthesen Aufzeigung von Wegen der Selbstorganisation von Molekülen zu „molekularen Dräh-

ten“ und „Schaltern“ Diskussion von Aspekten der Kontaktierung und Vermessung

o Systeme zur Sensorik

Erläuterung moderner Systeme zur Gassensorik Zentrale Aspekte sind die elektrochemischen Grundlagen der Nachweise bzw. der

Ionenleitung und die Darstellung der notwendigen komplexen modularen Aufbauten

o Materialien von Brennstoffzellen Erläuterung der Aufbau- und Wirkprinzipien der aktuell angewendeten Brennstoff-

zell-Systeme Das Hauptaugenmerk liegt auf dem funktionellen Ineinandergreifen der verschiede-

nen Komponenten.

o Materialien von Solarzellen Vorstellung und Vergleich der verschiedenen Aufbau- und Funktionsstrategien mo-

derner photovoltaischer Zellen (Si-Solarzellen, Halbleiter-Dünnschichtzellen, Farb-stoff-sensibilisierte Zellen und rein organische Solarzellen)

o Materialien von Batterien Vorstellung moderner Batteriesysteme mit Schwerpunkt auf Li+-Ionen-Speicher


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Der Schwerpunkt liegt auf den Struktur-Eigenschafts-Beziehungen.

o Halbleiterbauelemente Erklärung des Aufbaus und der Wirkungsweise von Dioden und Feldeffekt-

Transistoren Im Mittelpunkt stehen die Elektrochemie von Halbleiter-Metall- und Halbleiter-

Halbleiter-Kontakten.

o Photonische Materialien Vorstellung der Prinzipien moderner optisch aktiver Werkstoffe für die Entwicklung

von Mikro-Lasern, für die optische Datenspeicherung und für die optische Leiterbah-nentechnik

o Metallnanopartikel Eine Einführung in wichtige Synthesemethoden kolloidaler Metallnanopartikel wird

gegeben Erklärung physikalischer Effekte wie der Ausbildung

lokalisiserterOberflächenplasmonresonanzen

o Halbleiternanopartikel Physikalische Eigenschaften von Halbleiternanopartikeln (Quantenpunkten): Bän-

dermodell, effektive Masse von Ladungsträgern, Größenquantiserungseffekt Schwerpunktbildung auf optischen Eigenschaften: Lichtabsorption, Fluoreszenz, La-

dungsträger“trapping“ etc. Kurze Vorstellung moderner Syntheseverfahren: Form- und Zusammensetzungskon-

trolle von kolloidalen Halbleiterpartikeln

Literatur [1] W. Göpel, C. Ziegler, Einführung in die Materialwissenschaften: Physikalisch-Chemische Grundla-gen und Anwendungen, Teubner, 1996 [2] C.N.R. Rao, A. Müller, A.K. Cheetham, The Chemistry of Nanomaterials, Wiley-VCH, 2004 [3] R. Memming, D. Vanmaekelbergh, Semiconductor Electrochemistry, Wiley-VCH, 2001 [4] M.N. Rudden, J. Wilson, Elementare Festkörperphysik und Halbleiterelektronik, Spektrum Verlag, 1995 [5] J. Jahns, Photonik, Oldenbourg Verlag, 2001 Empfehlenswerte weitere (aktuelle) Literatur wird zu Beginn der Veranstaltung vorgestellt.


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Praktikum zur Vorlesung „Funktionsprinzipien ausgewählter Festkörpermaterialien“

Modulname Praktikum zur Vorlesung „Funktionsprinzipien ausge-wählter Festkörpermaterialien

(Practicum to the lecture "Principal Functions of selected Solid State Materials")

Art der Lehrveranstaltung / SWS

P Funktionsprinzipien ausgewählter Festkörpermaterialien (3 SWS)

Semester WS Verantwortlicher Caro Dozenten V1: Feldhoff, Heitjans

V2: Bahnemann, Caro, Klüppel, Dorfs, Bigall Sprache Deutsch Arbeitsaufwand 42 h Präsenzzeit

48 h Selbststudium Leistungspunkte 4 LP Voraussetzungen nach Prü-fungsordnung

Keine

Empfohlene Voraussetzungen Fortgeschrittene Kenntnisse in Physikalischer Chemie Studienleistungen Erfolgreiche Durchführung aller vorgegebenen Versuche, erfolg-

reiche Erstellung der Protokolle zu den Versuchen Prüfungsleistungen Keine

Praktikum: Funktionsprinzipien ausgewählter Festkörpermaterialien Qualifikationsziele

1.) Fachkompetenzen Durch die Versuche im Praktikum wird eine Vertiefung des Vorlesungsstoffes erreicht, sodass die Stu-denten unter anderem aufbauend auf der Vorlesung über das Wissen wichtiger Eigenschaften von Festkörpermaterialien anhand von ausgewählten Beispielen im Praktikum verfügen.

2.) Methodenkompetenzen Die Studierenden sind in der Lage die chemische Synthese der Materialien mit der physikalisch-chemischen Bestimmung ihrer Eigenschaften zu kombinieren, um die vorliegenden Versuche zu bear-beiten.

3.) Handlungskompetenzen Die Studenten können die Versuche mit Hilfe ihres erlernten Wissens korrekt durchführen sowie die Messergebnisse exakt darstellen. Außerdem sind sie in der Lage die erhaltenen Ergebnisse kritisch zu betrachten und zu diskutieren, um letztendlich ein Urteil für den jeweiligen Versuch zu erhalten. Inhalte Verknüpfung von synthetischem Arbeiten mit der Probencharakterisierung und der Bestimmung wich-tiger physikalisch-chemischer Parameter Es werden Versuche mit den folgenden zentralen Themen behandelt: Mechanochemie

o Behandlung einer äquimolaren Mischung aus CaF2 und SrF2 in einer Planetenkugelmüh-le

o Interpretation des Röntgenpulverdiffraktogramms o Bestimmung der mittleren Kristallgröße nach der Scherrer-Gleichung

Photokatalytischer Schadstoffabbau

o Herstellung von TiO2- und TiO2/CdS Dünnschichtfilmen für den photokatalytischen Ab-bau eines organischen Farbstoffs (Methylenblau) als Testmolekül

o Einbringung des CdS über elektrochemische Abscheidung in die porösen TiO2-Filme (Tauchziehverfahren in Anwesenheit eines Porogens)

o Abbau des gelösten Farbstoffs in Lösung erfolgt mittels UV-VIS-spektroskopischer Ana-lyse

Kolloidale Metallnanopartikel


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o Herstellung kolloidaler Gold-, Silbernanopartikel sowie Platinnanopartikel verschiedener Größen

o Extinktionsspektrometrische Charakterisierung der Nanopartikel o Diskussion der Größenabhängigkeit der energetischen Lage des lokalisierten Oberflä-

chenplasmons

Halbleiternanopartikel o Synthese von kolloidalen CdSe Nanokristallen (Quantenpunkten) im Größenbereich von

2 bis 6 nm. o Verfolgung des Partikelwachstums mittels UV/Vis-Absorptionsspektroskopie (Brus-

Gleichung, Größenquantisierungseffekt) o Fluoreszenzspektroskopie an allen Proben o Charakterisierung des Endprodukts mittels Pulverröntgendiffraktometrie (Scherrer Glei-

chung) und mittels Transmissionselektronenmikroskopie.

Protonen-leitende Membranen für Brennstoffzellen o Sulfonsäure-Funktionalisierung von mesoporösem Si-MCM-41 als Additiv zur protonen-

leitender Membran in Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen o Vergleich verschiedener Arten der Oberflächenfunktionalisierung in Bezug auf die erziel-

bare Ionenaustauschkapazität und die Messung der resultierenden Protonenleitung (impendanzspektroskopische Bestimmung)

Mikrowellenheizen in der Synthese poröser Materialien o Synthese einer metallorganischen Gerüststruktur (MOF) des Typs ZIF-8 durch Mikrowel-

lenheizen in Teflonautoklaven und anschließender Aufarbeitung des Produktes

Charakterisierung eines kristallinen Pulvers durch Röntgenpulverdiffraktometrie und Elektronen-mikroskopie

o Vertiefte Analyse der im Rahmen des Versuches „Synthese des MOF ZIF-8“ hergestell-ten Produkte durch Röntgenpulverdiffraktometrie am Bruker D8 und am Jeol Raster-elektronenmikroskop (Bildaufnahme plus Elementanalytik durch EDXS)

Literatur Die Versuchsbeschreibungen und weiterführenden Literaturstellen werden bei den einzelnen Versu-chen angegeben.


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Bipolarbauelemente

Bipolar Devices Dozent: Wietler Webseite: http://www.mbe.uni-hannover.de/index.php?id=95 Ziel des Kurses: Aufbauend auf der Vorlesung "Halbleiterelektronik" aus dem Bachelorstudium sollen vertiefte Kenntnisse der physikalischen Vorgänge in Halbleiterbauelementen und deren Funktionsmechanismen erworben werden. Auf Grund dieses Wissens sollen die statischen und dynamischen Eigenschaften der Bipolarbauelemente erarbeitet werden. Im Ergebnis sollen die Studierenden die wichtigsten wissenschaftlichen Kenntnisse erwerben, die einen Einstieg in die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Bauelemente der Mikroelektronik und der Nanoelektronik ermöglichen.

Inhalt: - Physikalische Grundlagen der Halbleiterelektronik - Bändermodell - Ladungsträger im Halbleiter - Stromtransportmechanismen - Generation und Rekombination von Ladungsträgern - pn-Diode – Aufbau und Funktionsprinzip der pn-Diode - Statisches und dynamisches Verhalten der pn-Diode - Anwendungen und spezielle Diodentypen - Metall-Halbleiter-Übergänge – Ohmsche und Shottky-Kontakte - Bipolartransistoren – Aufbau und Funktionsprinzip - Modellierung des statischen und dynamischen Verhaltens von Bipolartransistoren Empfohlene Vorkenntnisse: Empfohlene Vorkenntnisse: Grundlagen der Halbleiterbauelemente

Voraussetzungen: --- Literaturempfehlung: Vorlesungsskript: Hofmann, Bipolarbauelemente (Physik, Dioden, Bipolartransistor); R.F. Pierret, Semiconductor Device Fundamentals, Addison-Wesley, 1996; ; R.S. Muller and T.I. Kamins, Device Electronics for Integrated Circuits, John Wiley & Sons, 2003; S.M. Sze and K.K. Ng, Physics of Semiconductor Devices, Wiley-Interscience, 2007

Besonderheiten: --- Präsenzstudienzeit: 45h Selbststudienzeit: 75h Art der Prüfung: mündlich Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Grundlagen der Epitaxie

Introduction to Epitaxie Dozent: Fissel Webseite: http://www.lfi.uni-hannover.de/org/semiconductor/fissel/Vorlesung_Epitaxie.html Ziel des Kurses: Die Epitaxie ist eine wissenschaftliche Methode zur Untersuchung der Mechanismen des Wachstums (der Herstellung) von einkristallinen Schichten und Schichtsystemen. Gleichzeitig stellt die Epitaxie eine wichtige Technologie der heutigen Mikroelektronik dar. Interessant für zukünftige Anwendungen der Epitaxie ist insbesondere die Möglichkeit der kontrollierten Erzeugung von kristallinen Materialien und Materialsystemen auf Größenskalen von wenigen Nanometern. Die Studierenden erwerben somit fundiertes Wissen über die theo-retischen und experimentellen Grundlagen zukunftsträchtiger Methoden der Nanotechnologie. Sie kennen ver-schieden experimentelle Ansätze und können diese aufgrund ihrer Stärken und Schwächen einordnen. Inhalt: - Grundlagen der Kristallographie - Oberflächen - Analysemethoden -Verfahrender Epitaxie - Mechanismen des Schichtwachstums - Methoden der Epitaxie - Dotierungen und Defekte - Epitaxie niedrig-dimensionaler Strukturen - Experimentelle Untersuchungen der Epitaxieprozesse Empfohlene Vorkenntnisse: Empfohlene Vorkenntnisse: Halbleitertechnologie


Literaturempfehlung: Vorlesungsskript „Epitaxie“; Fissel, A ; Schneider, H.S.; Ickert, L.: Halbleiterepitaxie, Dr. Alfred Hüthig Verlag, Heidelberg 1984; Kleber, W.: Einführung in die Kristallographie; Verlag Technik, Berlin

Besonderheiten: Laborführung im Rahmen der Vorlesung Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: mündlich Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 SS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Grundlagen integrierter Analogschaltungen

Advance Integrated Analog Circuits Dozent: Mathis Webseite: http://www.tet.uni-hannover.de/analogschaltungen.html

Ziel des Kurses: Im Rahmen der Veranstaltung erlernen die Studierenden die Prinzipien der Schaltungstechnik und die Abhängig-keit der analoger Schaltungsstrukturen von der jeweils verwendeten Technologie kennen. Dazu werden beispiel-haft verschiedene lineare und nichtlinear arbeitende Schaltungsklassen behandelt. Der Entwurf ausgewählter Schaltungen wird für die CMOS-Technologie erläutert. In der Übung werden den Studierenden praktische Beispiele auf der Grundlage eines Schaltkreissimulators und selbstgeschrieben MATLAB-Programmen vermittelt, wobei auch die Arbeit mit Datenblättern eingeübt wird. Weiterhin werden Schaltkreissimulatoren wie PSPICE und das CADENCE Design System eingesetzt.

Inhalt: - Einführung: Lineare und nichtlineare Modelle der analogen Schaltungstechnik - Mathematische Grundlagen nichtlinearer dynamischer Netzwerke - Die wichtigsten Modellklassen nichtlinearer Netzwerke - Nichtlineare Übertragungssysteme und deren Eigenschaften - Oszillatoren, PLL und Sigma-Delta-Wandler: Analysemethoden



Literaturempfehlung: T.H. O'Dell: Die Kunst des Entwurfs elektronischer Schaltungen (deutsche Bearbeitung J. Krehnke, W. Mathis), Springer-Verlag 1990; T. H. O'Dell: Circuits for Electronic Instrumentation, Cambridge Univ Press, 2005

Besonderheiten: Simulationsbasierte Übung In jedem Semester wird - wenn möglich - ein auswärtiger Gastdozent eingeladen, der sich mit speziellen Themen des Entwurfs integrierter Schaltungen befasst

Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: mündlich Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Halbleitertechnologie

Semicondoctor Technology Dozent: Osten Webseite: http://www.mbe.uni-hannover.de/index.php?id=93 Ziel des Kurses: Diese Vorlesung vermittelt Grundkenntnisse der Prozesstechnologie für die Herstellung von integrierten Halblei-terbauelementen der Mikroelektronik. Die Studierenden lernen Einzelprozessschritte zur Herstellung von Si-basierten mikroelektronischen Bauelementen und Schaltungen sowie analytische und messtechnische Verfahren zur Untersuchung von mikroelektronischen Materialien und Bauelementen kennen.

Inhalt: -Technologietrends -Wafer-Herstellung - Technologische Prozesse - Dotieren, Diffusion, Ofenprozesse - Implantation - Oxidation - Schichtabscheidung - Epitaxie - Planarisieren - Lithografie - Nasschemie - Plasmaprozesse - Metrologie - Post-Fab-Verarbeitung Empfohlene Vorkenntnisse: ---


Literaturempfehlung: Vorlesungsskript (online); B. Hoppe: Mikroelektronik, Teil 2 (Herstellungsprozesse für integrierte Schaltungen), Vogel-Fachbuchverlag, 1998,ISDN 8023 1588; Stephen A. Campbell: The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication, Oxford University



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Laborpraktikum Halbleitertechnologie

Semiconductor Technology Laboratory Dozent: Osten Webseite: Ziel des Kurses: Das Labor vermittelt anhand mehrerer Versuche praxisnah die wichtigen Aspekte der Herstellung von mikroelekt-ronischen Bauelementen. Inhalt: Die Teilnehmer werden in dem Labor alle zur Herstellung einer integrierten Schaltung notwendigen Prozessschrit-te kennen lernen und zum größten Teil selbst ausführen. Die von den Teilnehmern hergestellten Halbleiterbau-elemente werden elektrisch charakterisiert. Empfohlene Vorkenntnisse: Kenntnisse aus den Vorlesungen "Halbleitertechnologie" und "Grundlagen der Halbleiterbauelemente" sind Vo-raussetzung für die Teilnahme an dem Labor. Voraussetzungen: Kenntnisse aus den Vorlesungen "Halbleitertechnologie" und "Grundlagen der Halbleiterbauelemente" sind Vo-raussetzung für die Teilnahme an dem Labor. Literaturempfehlung: Wird im Praktikum bekanntgegeben Besonderheiten: Das Labor wird als Blockveranstaltung im Januar durchgeführt. Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: keine Studienleistung: Protokoll P4 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Grundlagen der Messtechnik – Messtechnik I

Basics of Measurement Technique Dozent: Reithmeier Ziel des Kurses: Einführung in die Grundlagen der Messtechnik und Demonstration an typischen Aufgaben.

Inhalt: Grundbegriffe; mathematisches Modell des Messvorgangs; Dynamik zeitkontinuierlicher Messsysteme; stationärer Zustand; Messkennlinien; Abgleichverfahren; Linearisierung um Betriebspunkt; Übertragungsverhalten im Zeit- und Frequenzbereich; Fouriertransformation; aktive und passive Verbesserung des Übertragungsverhaltens; Verstärkung analoger Messsignale (Operationsverstärker); passive und aktive Filterung analoger Messsignale; Messwert- und Messfehlerstatistik; Fehlerquellen; Arten von Messfehlern; Häufigkeitsverteilungen zufälliger Fehler; Fehlerfortpflanzung; lineare Regression und Korrelation für Paare unterschiedlicher Messgrößen.

Empfohlene Vorkenntnisse: Mathematik I-III


Literaturempfehlung: Siehe Literaturliste zur Vorlesung oder unter www.imr.uni-hannover.de/lehre.

Besonderheiten: Die Vorlesung heißt Messtechnik I Präsenzstudienzeit: 56h Selbststudienzeit: 64h Art der Prüfung: schriftlich Studienleistung: keine V2/Ü2 LP: 4 SS


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MOS-Transistoren und Speicher

MOS-Transistors and Memories Dozent: Wietler Webseite: http://www.mbe.uni-hannover.de/index.php/interne_Seite.html?id=96 Ziel des Kurses: Die Studierenden erlernen den Aufbau, die Funktionsprinzipien und Eigenschaften von MOS-Dioden und MOS-Feldeffekttransistoren. Darauf aufbauend werden Modelle des statischen und dynamischen Verhaltens von MOSFETs erarbeitet. Im letzten Abschnitt werden Speicher und Ladungsverschiebungselemente unter besonde-rer Berücksichtigung der Technologie hochintegrierter Schaltungen vorgestellt.

Inhalt: - Die MOS-Diode - Aufbau und Funktionsprinzip der idealen und realen MOS-Diode -.Kapazitäts-Spannungs-Verhalten der MOS-Diode - Der MOS-Feldeffekttransistor (MOSFET) - Aufbau und Funktionsprinzip des MOSFET - Modelle zur Beschreibung des statischen und dynamischen Verhaltens von Langkanal-MOSFETs - Skalierung von MOSFETs und Kurzkanalffekte - SOI und Power-MOSFETs - MOSFET-Grundschaltungen - Speicher und Ladungsverschiebungselemente - SRAM, DRAM; EPROMs, Flash-EEPROMs und Multibitspeicherung; Entwicklungstrends in der Speichertech-nologie; CCDs;

Empfohlene Vorkenntnisse: Bipolarbauelemente


Literaturempfehlung: Vorlesungsskript und dort angegebene Literatur.

Besonderheiten: --- Präsenzstudienzeit: 45h Selbststudienzeit: 75h Art der Prüfung: mündlich Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 SS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Sensoren in der Medizintechnik

Sensors in Medical Engineering Dozent: Zimmermann Webseite: http://www.geml.uni-hannover.de Ziel des Kurses: Die Studierenden sollen einen Überblick über die verschiedenen Sensorprinzipien und Messmethoden der Me-dizintechnik zur Erfassung physiologischer Größen erhalten. Einen Schwerpunkt bilden hier chemische und biochemische Sensoren, z.B. zur Blutzuckermessung, sowie analytische Messmethoden, wie sie u.a. in der Atemgasdiagnostik zum Einsatz kommen.

Inhalt: Theoretische Grundlagen und Anwendungsbeispiele verschiedener Sensorprinzipien (physikalisch, halbleitend, optisch, chemisch und biochemisch) und Messmethoden der Medizintechnik: Körperkerntemperatur, Blutdruck, Puls, Herzzeitvolumen, Blutgasanalyse, Pulsoxymetrie, Glukose, Lactat, Biomarker, EKG, EEG, EMG, Kapnometrie, Atemgasdiagnostik, intelligente Implantate.

Empfohlene Vorkenntnisse: Empfohlen: „Sensorik und Nanosensoren - Messen nicht-elektrischer Größen“, Voraussetzungen: Empfohlen: „Sensorik und Nanosensoren - Messen nicht-elektrischer Größen“,

Literaturempfehlung: Eine entsprechende Literaturliste wird zu Beginn der Vorlesung zur Verfügung gestellt.



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Sensorik und Nanosensoren - Messen nicht-elektrischer Größen

Sensor Technology and Nanosensors - Measuring Non-Electrical Quantities Dozent: Zimmermann Webseite: http://www.geml.uni-hannover.de Ziel des Kurses: Die Studierenden sollen einen Überblick über die verschiedenen Sensorprinzipien und Messmethoden zur Erfas-sung nicht-elektrischer Größen erhalten. Es werden sowohl die gängigen physikalischen, optischen, chemischen und biochemischen Sensoren (unter anderem in Form von Halbleitersensoren) und Messmethoden als auch Na-nosensoren vorgestellt, die aufgrund ihrer Eigenschaften völlig neue Möglichkeiten in der Sensorik bieten. Inhalt: Theoretische Grundlagen und Anwendungsbeispiele verschiedener Sensorprinzipien (physikalisch, halbleitend, optisch, chemisch und biochemisch) und Messmethoden zur Erfassung nicht-elektrischer Größen: Temperatur, geometrische Größen (Weg, Winkel, Lage, Position, Füllstand), mechanische Größen (Kraft, Druck, Masse, Drehmoment, Dichte, Viskosität, Oberflächenspannung), kinematische Größen (Drehzahl, Beschleunigung, Ge-schwindigkeit), strömungstechnische Größen (Volumenstrom, Massendurchfluss), Magnetfeld, optische und akus-tische Größen, chemische und biochemische Größen (Feuchte, pH-Wert, Stoffkonzentration), Nanosensoren. Empfohlene Vorkenntnisse: Keine. Ein gutes Verständnis physikalisch-naturwissenschaftlicher Zusammenhänge ist hilfreich. Das Labor „Sensorik - Messen nicht-elektrischer Größen“ und die Vorlesung „Sensoren in der Medizintechnik“ sind empfeh-lenswerte Ergänzungen. Literaturempfehlungen: Eine entsprechende Literaturliste wird zu Beginn der Vorlesung zur Verfügung gestellt. Präsenzstudienzeit: 42h Selbststudienzeit: 78h Art der Prüfung: schriftlich oder mündlich Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Modellierung elektromechanischer Mikrosysteme

Dozent: Mathis Website: www.tet.uni-hannover.de

Zielsetzung und Inhalte: Analyse und Modellierung von elektromechanischen Mikrosystemen (MEMS)

Technologie und Beispiele für elektromechanische Mikrosysteme Grundlagen der Systemtheorie für elektromechanische Systeme elektromechanische Nanosysteme Numerische Methoden für elektromagnetische Felder in Mirkosystemen

Weitere Angaben werden vom Dozenten gemacht!

Präsenzstudienzeit: 45h Selbststudienzeit: 75h Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 SS


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Technologie integrierter Bauelemente

Technology for Integrated Devices Dozent: Osten Webseite: http://www.mbe.uni-hannover.de/index.php?id=94

Ziel des Kurses: Gegenwärtige mikroelektronische Schaltungen auf Silizium haben bereits Strukturmaße unter 100 nm. Die heutige Prozessorgeneration enthält bereits mehr als eine Milliarde aktive Bauelemente. Diese Vorlesung behandelt spe-zielle und komplexe Probleme bei der Herstellung von integrierten Bauelementen auf Basis von Silizium. Die Stu-dierenden sollen in die Lage versetzt werden, einfache Prozessabläufe zur Herstellung von nanoelektronischen Systemen selbst entwerfen zu können sowie komplexe Abläufe zu verstehen.

Inhalt: - Manufacturing - Ausbeutekontrolle - Isolationstechniken - Kontakte und Interconnects - Einfache Prozessabläufe - ein komplexer CMOS-Ablauf im Detail - High-K Dielektrika - Grundlagen der Epitaxie/verspannte Schichten - Heteroepitaktische Bauelemente - Lösungen durch modulare Integration - zukünftige Material- und Bauelementelösungen

Empfohlene Vorkenntnisse: Halbleitertechnologie, Bipolarbauelemente

Voraussetzungen: --- Literaturempfehlung: Vorlesungsskipt (online); B. Hoppe: Mikroelektronik, Teil 2 (Herstellungsprozesse für integrierte Schaltungen), Vogel-Fachbuchverlag, 1998 T. Giebel, Grundlagen der CMOS-Technologie, Teubner



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Aufbau- und Verbindungstechnik

Electronic Packaging Dozent: Rissing, Wurz E-Mail: [email protected] Ziel des Kurses: Ziel des Kurses ist die Vermittlung von Kenntnissen über Prozesse und Anlagen, die der Hausung von Bauele-menten und der Verbindung von Komponenten dienen. Wesentlich ist die Beschreibung der Prozesse, die zu den Arbeitsbereichen Packaging, Oberflächenmontage von Komponenten und Chip-on-Board zu rechnen sind. Die Studierenden erhalten in diesem Kurs ein Verständnis für die unterschiedlichen Ansätze, die in der Aufbau- und Verbindungstechnik bei der Systemintegration von Mikro- und Nanobauteilen zum Einsatz kommen.

Inhalt: - Grundlagen der SMD-Technik - Verfahren der COB-Technik - Die-Bonden - Wire-Bonden (Thermosonic, Thermokompressions- und Ultraschallbonden) - Vergießen und Molden - Advanced Packaging



Literaturempfehlung: Reichl: Direkt-Montage, Springer-Verlag, 1998. Ning-Cheng Lee: Reflow Soldering Processes and Troubleshooting, Newnes 2001.



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Biokompatible Werkstoffe

Biocompatible Materials Dozent: Klose, Eifler E-Mail: [email protected]~ Ziel des Kurses: Ausbau des Kenntnisstandes zur Bewertung biokompatibler Werkstoffe, deren Einteilung sowie Einsatzmöglich-keiten. Anhand von Fallbeispielen sollen die Kursteilnehmer für die Besonderheit des Einsatzfeldes biokompatib-ler Werkstoffe sensibilisiert werden.

Inhalt: Es wird ein Überblick über die notwendigen und die tatsächlichen Eigenschaften von biokompatiblen Werk-stoffen vermittelt. Es werden Grundzüge der Gesetzgebung zur Einteilung biokompatibler Werkstoffe und Baugruppen sowie zu Zulassungsverfahren vermittelt. Es werden die Herstellungs- und Verarbeitungs-verfahren der keramischen und metallischen Werkstoffe für biomedizinische Anwendungsbereiche vorgestellt. Weiterhin erfolgt deren Einsteilung im Hinblick auf die mechanischen und technologischen Eigenschaften.

Empfohlene Vorkenntnisse: Zwingend: Werkstoffkunde A, B, C und Konstruktionswerkstoffe

Voraussetzungen: Werkstoffkunde A, B, C; Konstruktionswerkstoffe

Literaturempfehlung: Werden im Skript zur Vorlesung genannt.

Besonderheiten: --- Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: schriftlich Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 SS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Biophotonik –Bildgebung und Manipulation von biologischen Zellen

Biophotonics – Imaging and Manipulation of biological Cells Dozent: Krüger E-Mail: [email protected] Ziel des Kurses: Die besonderen Herausforderungen, Möglichkeiten und Anwendungen der Verfahren der Biophotonik wurden detailliert thematisiert. Die Studierenden sind in der Lage, diese Verfahren zur Manipulation und Darstellung bio-logischer Zellen mittels Lasersystemen zu beschreiben und anwendungsspezifisch auszuwählen Inhalt: Die Vorlesung stellt moderne Mikroskopiemethoden, 3D Bildgebung und die gezielte Manipulation von biologi-schen Zellen und Gewebeverbänden mit Laserlicht als Teilgebiete der Biophotonik vor. Grundlegende Themen wie Mikroskopoptik, Kontrastverfahren, Gewebeoptik, optisches Aufklaren werden erklärt und verschiedenste Laser-Scanning-Mikroskope, Laser Scanning Optical Tomographie, Optische Kohärenztomographie und Super-resolution Mikroskopie werden auch anhand aktueller Veröffentlichungen erarbeitet. Die Zellmanipulation mit Laserlicht und Nanopartikel vermittelten Nahfeldwirkungen werden mit ihren Anwendungen in der regenerativen Medizin vorgestellt. Empfohlene Vorkenntnisse: ---


Literaturempfehlung: Spector, Goldman: Basic Methods in Microscopy Atala, Lanza, Thomson, Nerem: Principles of Regenerative Medicine Besonderheiten: --- Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: schriftlich Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 SS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Entwicklungs- und Konstruktionsmethodiken

Theory of Engineering Design Dozent: Lachmayer Ziel des Kurses: Das Grundstudium vermittelt, ausgehend von den wissenschaftlichen und technischen Grundlagen, Wissen über die "Bausteine" für die Entwicklung und Konstruktion von Produkten. Diese Vorlesung des Vertiefungsstudiums stellt die Bausteine in den Gesamtzusammenhang des methodischen Vorgehens bei der Entwicklung eines Produktes von der Idee bzw. der Kundenanforderung bis zur Serieneinführung. Im Teil I stehen dabei die qualitativen Aspekte im Vordergrund. Bei der Entwicklung und Konstruktion stehen Innovation und Optimierungen neuer Technologien, Verfahren und Produkte im Vordergrund. Inhalt: Gesamtwirtschaftliches Umfeld von Entwicklung und Konstruktion; Zwang zur Innovation; Einbindung des Geschäftsprozesses eines Unternehmens; Produktplanung- und Ideenfindung; Ermittlung von Kundenanforderungen und technischen Anforderungen (Pflichten- und Lastenheft); Lösungsfindung: von der Funktionsstruktur über die Wirk- zur Baustruktur, Bewertung und Auswahl alternativer Lösungen; Grundregeln, Richtlinien und Prinzipien der Gestaltung einschließlich Grundbegriffen der Sicherheitstechnik; Schutz von Erfindungen (Patente und Gebrauchsmuster); Organisation des Entwicklungs- und Konstruktionsprozesses.




Besonderheiten: --- Präsenzstudienzeit: 42h Selbststudienzeit: 78h Art der Prüfung: schriftlich oder mündlich Studienleistung: keine V2/Ü1 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 5. Semester


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Oberflächentechnik

Surface Engineering Dozent: Möhwald Email: [email protected] Vorkenntnisse: Institut: Institut für Werkstoffkunde Veranstaltungbeschreibung:Veranstaltungsbeschreibung: Die Oberflächentechnik bietet durch Verschleiß- und Korrosionsschutzbeschichtungen vielfältige Möglichkeiten zum Verbessern von Bauteileigenschaften. Im Rahmen der Vorlesung werden zunächst elementare und anwendungsbezogene werkstoffkundliche und technologische Kenntnisse vermittelt und dann hierauf aufbauend Beschichtungsverfahren und Anwendungsbereiche sowie -grenzen, insbesondere von metallischen Konstruktionsmaterialien behandelt. Praktische und theoretische Übungen ergänzen den Vorlesungsinhalt und geben den Studierenden eine breite Basis hinsichtlich der optimalen Auswahl von Schichtwerkstoffsystemen für den technischen Einsatz. Vorkenntnisse: Grundlagen der Werkstofftechnik (oder auch parallel dazu) Besonderheiten: Literaturempfehlung: Literaturempfehlung: Bergmann: Werkstofftechnik Teil 1+2. Schatt: Einführung in die Werkstoffwissenschaft; Askeland: Materialwissenschaften. Bargel, Schulz: Werkstofftechnik. Besonderheiten: --- ECTS: Präsenzstudiengzeit: t 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: mündlich ECTS: 4 Kursumfang: V2/Ü1 Semester SS

Stand: 16.02.2015


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Biomedizinische Technik für Ingenieure I

Biomedical Engineering for Engineers I Dozent: Glasmacher, Krolitzki E-Mail: [email protected]~ Ziel des Kurses: Nach Abschluss der Lehrveranstaltung erkennen und verstehen die Studierenden auf Grundlage der vermittel-ten zellbiologische Zusammenhänge und Besonderheiten biologischer Systeme die Herausforderungen in der Biomedizinischen Technik. Sie sind dazu in der Lage, einfache technische Systeme im Hinblick auf ihre Bio-kompatibilität zu beurteilen, Verbesserungsvorschläge zu erarbeiten und diese vorzustellen.

Inhalt: In der Vorlesung werden Grundlagen der Biomedizinischen Technik vermittelt. Die Funktion der Bestandteile des Blutes und deren Kreislauf im Körper wird unter dem Aspekt der Entwicklung medizinischer Geräte betrachtet. In Anwendungsfällen, wie z. B. der Hämodialyse und der Endoprothetik, werden die Immunreaktionen des Körpers auf technische Materialien erläutert. In der Gruppenübung werden Aufgaben zur Auslegung und Analyse techni-scher Komponenten im Kontakt mit Blut bearbeitet. In einem Kurzreferat zur Gruppenübung können eigene Er-gebnisse präsentiert und mit den anderen Kursteilnehmern diskutiert werden.




Besonderheiten: --- Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: schriftlich oder mündlich Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Beschichtungstechnik und Lithografie

Deposition Technology and Lithography Dozent: Rissing E-Mail: [email protected] Ziel des Kurses: Ziel der Vorlesung ist die Vermittlung eines physikalischen und chemischen Grundverständnisses der in der Mikro- und Nanotechnologie zum Einsatz kommenden Prozesse sowie deren mathematische Beschreibung. Dargestellt werden physikalische (PVD) und chemische (CVD) Wachstumsprozesse dünner Schichten, Analysetechniken so-wie optische Grundlagen der Fotolithografie.

Inhalt: - Grundlagen der Materialwissenschaften: Kristallstruktur und Wachstum dünner Schichten - Vakuumtechnologie: Viskoser und molekularer Gastransport im technischen Vakuum - Atomarer Filmniederschlag: Thermodynamische Grundlagen der physikalischen (PVD) und chemischen (CVD) Deposition von Filmen aus der Dampfphase - Charakterisierung dünner Schichten - Lithografie: Optische Grundlagen, Fresnelbeugung bei Kontakt- und Proximitybelichtung, Fraunhoferbeugung bei Projektionsbelichtung, Chemie von Fotolacken, Einführung in der Elektronenstrahllithographie

Empfohlene Vorkenntnisse: Vorlesung Mikro- und Nanotechnologie


Literaturempfehlung: Vorlesungsskript. Ohring: The Material Science of Thin Films, Academic Press, San Diego 1992. Thompson et al.: Introduction into Microlithography, 2nd Edition, American Chemical Society, Washington DC 1994.



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Grundlagen der Lasermedizin und Biophotonik

Principles of laser medicine and biophotonics Dozent: Lubatschowski, Krüger E-Mail: [email protected]~ Ziel des Kurses: Die Studierenden werden an die Grundlagen der Laser-Gewebe-Wechselwirkung herangeführt und lernen diese an klinisch relevanten Anwendungsbeispielen umzusetzen.

Inhalt: - Lasersysteme für den Einsatz in Medizin und Biologie - Strahlführungssysteme und optische medizinische Geräte - Optische Eigenschaften von Gewebe - Thermische Eigenschaften von Gewebe - Photochemische Wechselwirkung - Vaporisation/Koagulation - Photoablation, Optoakustik - Photodisruption, nichtlineare Optik - klinische Anwendungsbeispiele - Anwendungen in regenerativer Medizin - Nanoskalige Laseranwendungen - Fluorescent activated cell sorting & opt. Mikrofluidik

Empfohlene Vorkenntnisse: Kohärente Optik; Photonik oder Nichtlineare Optik


Literaturempfehlung: Eichler, Seiler: "Lasertechnik in der Medizin." Springer-Verlag; Welch, van Gemert: "Optical-Thermal Response of Laser-Irradiated Tissue." Plenum Press; Bille, Schlegel: Medizinische Physik. Bd. 2: Medizinische Strahlphysik, Springer; Prasad, Paras N: “In

Besonderheiten: --- Präsenzstudienzeit: 22h Selbststudienzeit: 98h Art der Prüfung: schriftlich Studienleistung: V2 LP: 3 WS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Halbleiterphysik - Optoelektronik

Dozent: Hübner E-Mail: [email protected] Inhalt: Ziel dieser Vorlesung ist es ein grundlegendes Verständnis der optischen und elektronischen Prozesse in Halbleitern zu vermitteln, um damit die Funktionsweise von modernen Optoelektronischen Halbleiterdevices, wie etwa untraschnelle Laserdioden basierend, in der Vorlesung zu behandeln. Dazu werden einige Inhalte aus der Festkörperphysik wiederholt und vertieft, wie etwa elementare Eigenschaften von Halbleitern, Bandstruktur und Ladungsträgerstatistik, Konzept der Löcher, Phononen und elektronischer Transport. Der weiterführende Stoff der Vorlesung beinhaltet:

Elektron-Phonton-Wechselwirkung im Halbleiter Elektro-optische Eigenschaften von Halbleitern (Absorption/ Emission, optische Suszebtibilität, Exzitonen) Halbleitertheorie (kp-Formalismus, Thight-Binding-Modell) Physik der Halbleiterhetrostrukturen (Quantenfilme und Quantenpunkte) Halbleiterlaser und Halbleiterlichtemitter Halbleiterbauelemente (Transistoren, Photodetektoren/ p-i-n Dioden) Spektroskopie von Halbleitern (optisch/elektronisch/ Ultrakurzzeitspektroskopie) Magneto-Optik (Spin in Halbleitern/ "Spin-Elektronik", Spinquantencomputer)

Begleitend zur Vorlesung werden themenrelevante Veröffentlichungen diskuiert. Literatur: Primär (Anschaffung empfohlen, bzw. TIB) Rosencher & Vinter, „Optoelectronics“, Cambridge Sekundär (angeordnet nach Relevanz) P.Y. Yu, M. Cardona, „Fundamentals of Semiconductors“, Springer Hamaguchi, „Basic Semiconductor Physics“, Springer J. Singh, „ Electronic and optoelectronic properties of semiconductor structures“, Cambridge S. L. Chuang, „Physics of optoelectronic devices“, Wiley S.M. Sze, „Semiconductor devices, Physics and Technology“, Wiley K. Seeger, „Semiconductor Physics“, Springer

Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: schriftlich Studienleistung: LP: 4 SS


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Implantologie

Implant Sciences Dozent: Glasmacher E-Mail: [email protected]~ Ziel des Kurses: Die Studierenden sollen grundlegende medizinische Kenntnisse zum Implantatdesign erwerben. Zudem sollen sie die Probleme bei ausgewählten Implantaten aus klinischer Sicht erkennen können und die Fragestellungen lösen können, warum bestimmte Implantate versagen. Des Weiteren sollen sie die Funktionstüchtigkeit der Im-plantate aufgrund der erworbenen Kenntnisse analysieren können.

Inhalt: Der Kurs behandelt die Grundlagen der Implantatwerkstoffe (polymere, metallische, keramische, Kohlenstoff und biologische Werkstoffe) sowie Grundlagen des Tissue Engineering. Es folgen Aspekte der Werkstoffprüfung so-wie die Werkstoff-Auswahl für spezielle Implantate aus technischer Sicht und die technischen/rechtlichen Grund-lagen/Normen zur Zulassung von Implantaten. Vervollständigt werden die Grundlagen durch Vorlesungen zum Biokompatibilitätsverständnis. Das Implantatdesign und die Eignung von Implantaten und Werkstoffen wird ver-tieft durch Vorlesungsstunden über ausgewählte Implantate aus verschiedenen medizinischen Bereichen, für die wir Kliniker als Referenten gewinnen wollen.

Empfohlene Vorkenntnisse: Empfohlen: Biokompatible Werkstoffe, Biomedizinische Verfahrenstechnik



Besonderheiten: Übung besteht aus einem ganztätigen Laborversuch; ergänzt werden die Übungen durch OP-Besuche bei den beteiligten Klinikern und praktische Demonstrationen. Präsenzstudienzeit: 22h Selbststudienzeit: 98h Art der Prüfung: mündlich Studienleistung: V2 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Laser in der Biomedizintechnik

Laser in Biomedical Engineering Dozent: Krüger E-Mail: [email protected] Ziel des Kurses: Einführung in Laseranwendungen in der Biomedizintechnik, insbesondere anhand von Beispielen aus der For-schung und der industriellen Praxis. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer des Kurses und der Praxisübun-gen/Tutorien sollen in die Lage versetzt werden, eine geeignete Lasermethode zur Lösung einer (bio-) medizini-schen Problemstellung auszuwählen und anzuwenden Inhalt: Der Kurs befasst sich mit der Lasermaterialbearbeitung in der Biomedizintechnik. Dazu gehört das Laserschnei-den und Laserschweißen von Medizinprodukten, sowie das Laserstrukturieren von Implantatoberflächen. Weiter werden Formgedächtnis-Mikroimplantate und Lasergenerierte Nanopartikel zur Zellmarkierung besprochen sowie Bioaktive Katheter aus Lasergenerierten Nanokopositen. Empfohlene Vorkenntnisse: “

Voraussetzungen: Literaturempfehlung: Werden in der Vorlesung sowie im Skript erwähnt“ Besonderheiten:

Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: schriflich Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Lasermaterialbearbeitung

Laser Material Processing Dozent: Overmeyer//Wolfer E-Mail: [email protected] Ziel des Kurses:

Der Kurs vermittelt das Spektrum der Lasertechnik in der aktuellen Produktion sowie das Potential der Lasertechnik in zukünf-tigen Anwendungen. Dabei werden die wissenschaftlichen und technischen Grundlagen zum Einsatz von Lasersystemen sowie zur Wechselwirkung des Strahls mit unterschiedlichen Materialien vermittelt. Anhand der Anwendungen werden notwendige physikalische Vorrausetzungen zur Bearbeitung wie z.B. Wellenlänge, Fluenz, Pulsspitzenleistung erarbeitet und mit der spezi-fischen Prozess-, Handhabungs- und Regelungstechnik verbunden.

Inhalt: - Laser und Systemtechnik - Laserbearbeitung von Metallen: Bohren, Schneiden, Schweissen, Härten - Laser in der Glasbearbeitung: Fügen, Formen, Bohren, Schneiden - Laser in der Mikrotechnik: Bohren, Strukturieren, Trennen - Laserprozesse in der Photovoltaikproduktion - Laserbearbeitung im Leichtbau - Marktsituation der Lasertechnik

Empfohlene Vorkenntnisse: Grundlagen Optik, empfohlen Grundlagen Strahlquellen


Literaturempfehlung: Empfehlung erfolgt in der Vorlesung; Vorlesungsskript

Besonderheiten: Vorlesungen und Übungen in den Räumen des Laser Zentrum Hannover e. V. (Labore/Versuchsfeld) Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: mündlich Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 SS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Mikro- und Nanotechnologie in der Biomedizin

Micro Biomedical Engineering Dozent: Rissing E-Mail: [email protected] Ziel des Kurses: Die Vorlesung vermittelt einen Überblick über den Einsatz von Mikro- und Nanosystemen in der Biomedizin. Dabei geht sie auf die Anforderungen und Aufgaben solcher Systeme sowie deren Einsatzgebiete in der Biomedizin-technik ein. Neben einem allgemeinen Überblick über die Einsatzfelder werden anwendungsspezifische System-lösungen vorgestellt. Praktische Übungen ergänzen die Vorlesung. Die Studierenden lernen, mikro- und nano-technologische Anwendungen und Systeme in der Biomedizintechnik zu verstehen und können diese näher erläu-tern.

Inhalt: - Biomaterialien für Dünnfilmschichten (metallische, keramische und polymere), Biofunktionalität - Biomedizinische Sensoren - Nanopartikel und medizinische Anwendungen - Implantate, Prothesen und künstliche Organe in Mikrotechnik - Werkzeuge der Biotechnologie - Gewebeverträglichkeit: Oberflächenimmobilisierung - Zellsortierung

Empfohlene Vorkenntnisse: Mikro- und Nanotechnologie



Besonderheiten: Blockvorlesung an drei Terminen Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: mündlich Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Nanoproduktionstechnik

Nano Production Engineering Dozent: Rissing E-Mail: [email protected]~ Ziel des Kurses: In dieser Vorlesung werden die grundlegenden Fertigungsverfahren zur Herstellung von Nanostrukturen und Nanobauteilen vorgestellt. Behandelt werden bottom-up- sowie top-down-Verfahren. Die Studierenden erwerben die Fähigkeit, Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der einzelnen Verfahren zu identifizieren.

Inhalt: - Nanostrukturierung - Nanobeschichtungstechniken - Kohlenstoffnanoröhrchen (Carbon nanotubes, CNT) - Quantenpunkte - Nanopartikel - Herstellung und Anwendungen - Rastersondenverfahren

Empfohlene Vorkenntnisse: Mikro- und Nanotechnologie


Literaturempfehlung: Wird in der Vorlesung bekannt gegeben

Besonderheiten: Ort und Zeit nach Vereinbarung bzw. Aushang im IMPT beachten, Blockveranstaltung Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: schriftlich oder mündlich Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 SS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Optische Messtechnik

Optical Measuring Technique Dozent: Reithmeier, Rahlves E-Mail: [email protected]~ Ziel des Kurses: Nach der Vorlesung sollen die Studenten in der Lage sein, ein geeignetes Messverfahren für eine bestimmte Messaufgabe im Mikro-/Nanometerbereich nach bestimmten Kriterien auszuwählen und sich dabei der Grenzen des jeweiligen Messverfahrens bewusst sein. Es wird ein Überblick über aktuell in Industrie und Forschung an-gewendete Messtechnik vermittelt, wobei der Schwerpunkt auf dem Messprinzip liegt.

Inhalt: - Messverfahren zur Bestimmung der Makro- und Mikrogeometrie von Kleinstbauteilen - Optische Mikrosensoren - Strahlen- und wellenoptische Grundlagen - Interferometrische Messverfahren - Interferenzmikroskopie (kohärent und Weißlicht) - Konfokale Mikroskopie, Triangulationsverfahren - Mikroskopische Streifenprojektion - Reflexions- und Autofokussensoren etc. - Anwendungen Übungen finden an den optischen und taktilen Messeinrichtungen in den Laboren des Instituts für Mess- und Regelungstechnik (imr) statt.

Empfohlene Vorkenntnisse: Messtechnik I


Literaturempfehlung: Siehe Literaturliste zur Vorlesung oder unter www.imr.uni-hannover.de

Besonderheiten: Prüfung je nach Teilnehmerzahl: Einzelprüfung mündlich 20 Min. oder schriftlich 90 Min. Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: schriftlich oder mündlich Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 SS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Produktion optoelektronischer Systeme

Production of Opto-Electronic Systems Dozent: Overmeyer E-Mail: [email protected] Ziel des Kurses: Ziel der Vorlesung ist die Vermittlung von Kenntnissen über die Fertigungstechniken von Halbleiterbauelementen und Mikrosystemen. Dabei stehen die Fertigungsprozesse des "Back-end process", also die Fertigung ab dem Vereinzeln von Wafern im Vordergrund. Es werden Techniken wie Waferbearbeitung, Bonden (Die-, Wire-, Flip-Chip-), Burn-In und Einhausen von Bauteilen mit besonderer Berücksichtigung optoelektronischer Bauteile erläutert. Behandelt werden ferner applikationsspezifische Montagetechniken sowie Verfahren zur Integration elektronischer und mikrotechnischer Systeme.

Inhalt: - Mechanische Waferbearbeitung; - Mechanische Chipverbindungstechniken (Bonden, Mikrokleben, Löten); - Elektrische Kontaktierverfahren (Die-, Wire-, Flip-Chip-Bonding); - Gehäusebauformen der Halbleitertechnik; - Aufbau und Strukturierung/Herstellung von Schaltungsträgern (Leiterplatten, Multi-Chip-Modul (MCM)); - Markieren, Beschriften und Verpacken; - Leiterplattenbestückungs- und Löttechniken; - Applikationsspezifische Montagetechniken; - Montage von optoelektronischen Bauelementen.



Literaturempfehlung: Vorlesungsskript; weitere Literatur wird in der Vorlesung angegeben.



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Qualitätsmanagement

Quality Management Dozent: Denkena

Ziel des Kurses: Es soll die Bedeutung des Qualitätsmanagements nähergebracht sowie Wissen über anzuwendende Vorgehensweisen, Werkzeuge und Methoden gelehrt werden. Die Vorlesung „Qualitätsmanage-ment" vermittelt die Grundlagen des Qualitätsmanagements, die Grundgedanken des Total Quality Management (TQM) sowie die Anwendung von Qualitätswerkzeugen und -methoden für alle Phasen der Produktenstehung.

Inhalt: Qualitätsmanagement (QM); Total Quality Management (TQM); Bewertungsverfahren für QM-Systeme; QM-Werkzeuge und -Methoden; Quality Function Deployment (QFD); Fehlerbaumanalyse (FTA ); Fehlermöglichkeits- und Einfluss-Analyse (FMEA); Quality Gates; Design Review; Qualitätsaudits; Systems Engineering; Techniken der Problemlösung; Managementwerkzeuge (M7); Versuchsme-thodik; Statistische Prozessregelung (SPC); Qualitätsregelkarten; Fähigkeitsanalysen; Qualitätskosten und Unter-nehmenspolitik; Target-Costing; Unterstützende Werkzeuge des Quality-Cost-Engineering etc.




Besonderheiten: Blockveranstaltung Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: mündliche Studienleistung: keine V2/Ü1 LP: 4 SS

Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Thermodynamik I (für Maschinenbauer)

Thermodynamics I Dozent: Kabelac E-Mail: [email protected] Ziel des Kurses: Die Studierenden erwerben Kenntnisse zur Einteilung und Abgrenzung von verschiedenen Energieformen und können thermische Prozesse und Prozesse der Energie- und Stoffumwandlung berechnen und bewerten.

Inhalt: Der 1. Hauptsatz (HS) der Thermodynamik formuliert das Prinzip der Energieerhaltung und bereitet den Rahmen für Energiebilanz-Gleichungen. Somit werden zunächst unterschiedliche Energieformen, Bilanzräume und Bilanzarten eingeführt, um quantitative Rechnungen auf Basis des 1.HS für offene und ge-schlossene Systeme durchführen zu können. Der 2.HS führt den Begriff der Entropie ein, mit dem die verschiede-nen Erscheinungsformen der Energie bewertet werden können. Die Entropie ist - im Gegensatz zur Energie – kei-ne Erhaltungsgröße; sie kann z. B. durch Lagerreibung oder Strömungsturbulenzen (also Dissipation von Energie) erzeugt werden. Die Größe der Entropieerzeugung, die über den 2.HS aus einer Entropiebilanz berechnet werden kann, ist ein Gütekriterium des betrachteten Prozesses. Die Anwendung von Bilanzgleichungen wird an einfachen ersten Beispielen dargestellt, wozu auch einfache Modelle zur Berechnung von Stoffeigenschaften eingeführt wer-den.



Literaturempfehlung: H.D. Baehr / S. Kabelac: Thermodynamik, 15. Aufl. Springer 2012; H.D. Baehr / S. Kabelac: Thermodynamik, 14. Aufl. Springer 2009; P. Stephan / K. Schaber / K. Stephan / F. Mayinger: Thermodynamik-Grundlagen und technische Anwendungen, 16. Aufl. Spring Besonderheiten: --- Präsenzstudienzeit: 32h Selbststudienzeit: 88h Art der Prüfung: schriftlich Studienleistung: V2/Ü1 LP: 4 WS Empfohlen ab dem: 1. Semester


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Atom- und Molekülphysik 1311



Lehrveranstaltungen (SWS) Vorlesung Atom- und Molekülphysik Übung Atom- und Molekülphysik Praktikum Laborpraktikum Atom- und Molekülphysik


Studienleistung: Übungen und Laborübung Prüfungsleistung: Klausur oder mündliche Prüfung




Kompetenzziele: Die Studierenden verstehen die grundlegenden Konzepte der Atom- und Molekülphysik und können diese eigenständig auf ausgewählte Probleme anwenden. Sie kennen fortgeschrittene experimen-telle Methoden des Gebietes und können diese unter Anleitung anwenden.

Inhalte: Zusammenfassung H-Atom Atome in statischen elektrischen und magnetischen Feldern Fein-/Hyperfeinstrukturen atomarer Zustände Wechselwirkung mit dem EM Strahlungsfeld Mehrelektronensysteme Atomspektren/Spektroskopie Vibration und Rotation von Molekülen Elektronische Struktur von Molekülen Dissoziation und Ionisation von Molekülen Ausgewählte Experimente der modernen Atom- und Molekülphysik

Grundlegende Literatur: T. Mayer-Kuckuck, Atomphysik, Teubner, 1994 B. Bransden, C. Joachain, Physics of Atoms and Molecules, Longman 1983 H. Haken, H. Wolf, Atom- und Quantenphysik sowie Molekülphysik und Quantenchemier,

Springer R. Loudon, The Quantum Theory of Light, OUP, 1973 W. Demtröder, Molekülphysik, Oldenbourg, 2003 ISBN: 3486249746




Besonderheiten: Im Wahlbereich Master können die Vorlesung und das Praktikum getrennt voneinander zu 5 bzw. 3 LP belegt werden. Dabei kann das Praktikum nicht ohne die Vorlesung belegt werden.


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(Introduction toSolid State Physics) 1211



Lehrveranstaltungen (SWS) Vorlesung Einführung in die Festkörperphysik Übung zu Einführung in die Festkörperphysik Praktikum zur Einführung in die Festkörperphysik


Studienleistung: Übungen Prüfungsleistung: Klausur oder mündliche Prüfung




Kompetenzziele: Die Studierenden verstehen die grundlegenden Konzepte der Festkörperphysik und können diese eigenständig auf ausgewählte Probleme anwenden. Sie kennen fortgeschrittene experimentelle Me-thoden des Gebietes und können diese unter Anleitung anwenden.

Inhalte: Kristalle und Kristallstrukturen reziprokes Gitter Kristallbindung Gitterschwingungen, thermische Eigenschaften, Quantisierung, Zustandsdichte Fermigas Energiebänder Halbleiter, Metalle, Fermiflächen Anregungen in Festkörpern experimentelle Methoden: Röntgenbeugung, Rastersonden- und Elektronenmikroskopie, Leit-

fähigkeit, Magnetowiderstand, Halleffekt, Quantenhalleffekt Grundlegende Literatur: Ashcroft and Mermin, Solid State Physics, Oldenbourg C. Kittel, Einführung in die Festkörperphysik, Oldenbourg K. Kopitzki, Einführung in die Festkörperphysik, Vieweg+Teubner H. Ibach, H. Lüth, Festkörperphysik, Springer





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Molekulare Elektronik

(Molecular electronics)

Art der Lehrveranstaltung: V2/Ü1

Leistungspunkte: 4

Verantwortung Dozenten der Physik

Prüfungsleistung: Klausur oder mündliche Prüfung

Präsenzstudienzeit: 28 h

Selbststudienzeit:32 h

Regelmäßigkeit: Sommersemester,

Kompetenzziele: Die Studierenden sollen überblicksmäßig für die molekulare Elektronik relevante physi-kalische und chemische Vorgänge kennenlernen. Diese umfassen die experimentellen Befunde ebenso wie die theoretischen Modellvorstellungen. Insbesondere sollen wesentliche und sehr grundlegende physikalische Eigenschaften der Physik von null bis drei Dimensionen und deren dimensionsabhängige Unterschiede klargestellt werden. Die Studierenden sollten am Ende der Veranstaltung in der Lage sein, eigenständig zu ausgewählten Themen der Molekularen Elektronik zu recherchieren und Spezialthemen aus diesem Gebiet zu vertiefen.

Inhalt:

Aufbau von Molekülen und elektronische Struktur Molekulare Kristalle Organische Filme, Dotierung, elektronischer Transport Moleküle auf Oberflächen Kontaktierung von Molekülen

Grundlegende Literatur:

J. Tour, Molecular electronics, World scientific 2002 Organische Festkörper, Schwoerer, Wolf, Wiley




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Nichtlineare Optik

(Non-Linear Optics)

Art der Lehrveranstaltung V3/Ü1

Leistungspunkte: 5


Prüfungsleistung: Klausur Präsenzstudienzeit: 42h

Selbststudienzeit: 108h

Regelmäßigkeit: Sommersemester,

Kompetenzziele: Die Studierenden erwerben spezielle Kenntnisse der nichtlinearen Laseroptik und können die entsprechend erforderlichen mathematischen Methoden selber anwenden

Inhalt:

Nichtlineare optische Suszeptibilität Kristalloptik, Tensoroptik Wellengleichung mit nichtlinearen Quelltermen Frequenzverdopplung, Summen-, Differenzfrequenzerzeugung OPA/OPO Phasenanpassungs-Schemata, Quasiphasenanpassung Elektro-optischer Effekt Frequenzverdreifachung, Kerr-Effekt, Clausius-Mosotti Nichtlineare Effekte durch Strahlungsdruck und thermische Ausdehnung Raman-, Brillouinstreuung Solitonen, gequetschte Pulse (Kerr squeezing) Nichtlineare Propagation


Agrawal, Nonlinear Fiber optics, Academic Press Boyd, Nonlinear Optics, Academic Press Shen, Nonlinear Optics, Wiley-Interscience Dmitriev, Handbook of nonlinear crystals, Springer Originalliteratur


Atom- und Molekülphysik


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Oberflächenphysik

(Surface Physics)

Art der Lehrveranstaltung V3/Ü1

Leistungspunkte: 5



Präsenzstudienzeit: 60h


Regelmäßigkeit: Sommersemester

Kompetenzziele: Die Studierenden erwerben erweiterte Kenntnisse auf dem Spezialgebiet der Oberflächen- und Grenzflächenphysik und lernen die experimentellen Methoden und deren physikalische Grundlagen, sowie wesentliche Modellvorstellungen aus dem Bereich der Nanowissenschaften kennen.

Inhalt:

Struktur von Festkörperoberflächen und zugehörige Messmethoden Elektronische Eigenschaften von Grenzflächen und zugehörige Messmethoden Bindung von Atomen und Molekülen and Grenzflächen einfache Reaktionskinetik Strukturierung und Selbstorganisation Defekte und deren physikalische Auswirkungen


Zangwill, Physics at Surfaces, Cambridge University Press M. Henzler, M. Göpel, Oberflächenphysik des Festkörpers, Teubner F. Bechstedt, Principles of surface physics, Springer Ph. Hoffmann, Wiley


Einführung in die Festkörperphysik Fortgeschrittene Festkörperphysik


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Photonik

(Photonics)

Art der Lehveranstaltung V2/Ü1

Leistungspunkte: 4





Regelmäßigkeit: Wintersemester

Kompetenzziele: Die Studierenden erwerben spezielle Kenntnisse der integrierten Optik, können die entsprechend erforderlichen mathematischen Methoden selber anwenden, ein Teilgebiet eigenstän-dig vertiefen, darüber in einem Vortrag referieren und eine anschließende Diskussion führen. Sie entwickeln so neben der Fachkompetenz auch ihre Methodenkompetenz bei der Literaturrecherche, dem Medieneinsatz und der Umsetzung von Fachwissen sowie ihre Präsentationstechniken und die Fähigkeit zur Diskussionsführung weiter.

Inhalt:

Wellen in Materie Dielektrische Wellenleiter (planar, Glasfaser), integrierte Wellenleiter Photonische Kristalle Wellenleiter – Moden Nichtlineare Faseroptik Faseroptische Komponenten (Zirkulatoren, AWG, Fiber-Bragg-Gratings, Modulatoren) Faserlaser Laserdioden, Photodetektoren Optische Nachrichtentechnik (RZ, NRZ, WDM/TDM) Netzwerke


Reider, Photonik, Springer Menzel, Photonik, Springer Agrawal, Nonlinear Fiber optics, Academic Press Originalliteratur


Kohärente Optik Nichtlineare Optik


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Seminar zu Photonik

Art der Lehrveranstaltung 2S

Leistungspunkte: 3


Prüfungsleistung: Seminarleistung Präsenzstudienzeit: 28 h

Selbststudienzeit: 62 h

Regelmäßigkeit: Wintersemester

Kompetenzziele: Die Studierenden erwerben spezielle Kenntnisse der integrierten Optik, können die entsprechend erforderlichen mathematischen Methoden selber anwenden, ein Teilgebiet eigenstän-dig vertiefen, darüber in einem Vortrag referieren und eine anschließende Diskussion führen. Sie entwickeln so neben der Fachkompetenz auch ihre Methodenkompetenz bei der Literaturrecherche, dem Medieneinsatz und der Umsetzung von Fachwissen sowie ihre Präsentationstechniken und die Fähigkeit zur Diskussionsführung weiter.

Inhalt: Nach Absprache mit den Dozenten. Das Seminar muss in Zusammenhang mit der Vorlesung Photonik belegt werden.


Reider, Photonik, Springer Menzel, Photonik, Springer Agrawal, Nonlinear Fiber optics, Academic Press Originalliteratur


Kohärente Optik Nichtlineare Optik


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Physik in Nanostrukturen

(Physics in nanostructures)


Leistungspunkte: 5

Verantwortung

Dozenten der Physik





Kompetenzziele: Die Studierenden haben einen Überblick zu aktuellen Fragestellungen und Er-gebnissen der Physik in Nanostrukturen, lernen die Fachtermini, kennen die experimentellen Befun-de und verstehen die zugrunde liegenden Zusammenhänge zwischen Struktur, elektronischer Struk-tur und Transportphänomenen. Die Studierenden sind in der Lage eigenständig zu ausgewählten Themen der Nanotechnologie zu recherchieren und sich in das von ihnen gewählte Spezialthema zu vertiefen.

Inhalt:

Herstellung von Nanostrukturen durch Lithographie und Selbstorganisation Elektronische Struktur, Grenzflächenzustände Quantensize Effekte Transportsignaturen in mesoskopischen Systemen Magnetowiderstandseffekte Quantenhall Effekt, u.a. in Graphen Instabilitäten 1-dimensionaler Strukturen Einzelelektronen Transistoren Molekulare Elektronik Experimentelle Methoden


Crytsal Growth for Beginners, Ivan V Markov (World Scientific) Mesoscopic Electronics in Solid State Nanostructure, Thomas Heinzel (Wiley) Surface Science: An Introduction, Philip Hofmann (kindle.edition) Nanoelectronics and Information Technology, Rainer Waser (Wiley)


Einführung in die Festkörperphysik Oberflächenphysik


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Modulname, Nr. Festkörperphysik in niedrigen Dimensionen

(Solid state physics in lower dimensions)

Semesterlage Sommersemester

Modulverantwortliche(r) Geschäftsführender Leiter des Instituts für Festkörperphysik

Dozenten Dozenten der Physik

Prüfende Dozenten der Physik

Lehrveranstaltungen (SWS)

Vorlesung „Festkörperphysik in niedrigen Dimensionen“ (3 SWS) Übung „Übung zu Festkörperphysik in niedrigen Dimensionen“ (1 SWS) Praktikum „Laborpraktikum Festkörperphysik in niedrigen Dimensionen“ (3 SWS)

Präsenzstudium (h) 105

Selbststudium (h) 135

Leistungspunkte (ECTS) 8


Studienleistung: Laborübung Prüfungsleistung: mündliche Prüfung oder Klausur nach Wahl des Dozenten

Notenzusammensetzung Note der Prüfungsleistung Kompetenzziel(e): Die Studierenden erwerben erweiterte Kenntnisse in einem aktuellen festkörperphysikalischen Gebiet, kön- nen Modellvorstellungen zur Erklärung der experimentellen Ergebnisse entwickeln und beispielhafte Expe- rimente durchführen. Die theoretischen und experimentellen Übungen fördern auch die Kommunikationsfä- higkeit und die Methodenkompetenz bei der Umsetzung von Fachwissen.Inhalte:

Herstellung von Strukturen niedriger Dimension, Epitaxie Elektronische Eigenschaften in 0 bis 2 Dimensionen Auswirkungen der Korrelation von Elektronen Resonante Bauelemente Magnetische Eigenschaften Eindimensionale Ketten: Dispersion, Instabilitäten, Defekte Solitonen Supraleitung in stark anisotropen Systemen Ladungs- und Spindichtewellen mögliche Experimente: Quantenhalleffekt, Epitaxie, Vakuumtechnik, Beugung langsamer Elektronen,

Tunnelmikroskopie und –spektroskopie

Grundlegende Literatur: Roth, Carroll, „One-dimensional metals“, VCH I. Markov, „Crystal growth for beginners“, World Scientific R. Waser, „Nanotechnology“, Wiley-VCH

Empfohlene Vorkenntnisse: Modul „Einführung in die Festkörperphysik“

ggf. Eingangsvoraussetzungen und ggf. Teilnehmerzahlbegrenzung: im Bachelorstudiengang Physik:

Modul „Einführung in die Festkörperphysik“ Verwendbarkeit:

Bachelorstudiengang Physik (physikalisches Wahlmodul) Masterstudiengang Physik (Schwerpunktsmodul)


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Physik der Solarzelle

(Solar Cell Physics)

Art der Lehrveranstaltung: V2/Ü2

Leistungspunkte: 6

Verantwortung Brendel





Kompetenzziele: Die Studierenden erwerben spezielle Kenntnisse auf dem Gebiet der Photovoltaik und können diese selber anwenden. Photovoltaik stellt ein wichtiges Anwendungsgebiet der Nano-technologie dar. Die Übungen fördern auch die Kommunikationsfähigkeit und die Methodenkompe-tenz bei der Umsetzung von Fachwissen.

Inhalt:

Halbleitergrundlagen Optische Eigenschaften von Halbleitern Transport von Elektronen und Löchern Mechanismen der Ladungsträger-Rekombination Herstellungsverfahren für Solarzellen Charakterisierungsmethoden für Solarzellen Möglichkeiten und Grenzen der Wirkungsgradverbesserung


P. Würfel, „Physik der Solarzellen“ (Spektrum Akademischer Verlag, 2000). A. Goetzberger, B. Voß, J. Knobloch, „Sonnenenergie: Photovoltaik“ (Teubner 1994).




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Quantenstrukturbauelemente

(Quantum devices)


Leistungspunkte: 5


Prüfungsleistung: mündliche Prüfung Präsenzstudienzeit: 42h



Kompetenzziele: - Verständnis der quantenmechanischen Beschreibung von elektronischen Bauelementen - Überblick über quantenmechanische Effekte in Halbleiternanostrukturen und deren entsprechende Fachbegriffe - Kompetenz zur selbstständigen Einarbeitung in aktuelle Entwicklungen

Inhalt:

Quanteneffekte in Halbleiterstrukturen Physik zweidimensionaler Elektrongase Quantendrähte Quantenpunkte Kohärenz- und Wechselwirkungseffekte Einzelelektronentunneltransistor Quantencomputing


C. Weisbuch, B. Vinter, Quantum Semiconductor Structures, Academic Pr Inc S.M. Sze, Semiconductor Devices: Physics and Technology, Wiley M.J. Kelly, Low-Dimensional Semiconductors: Materials, Physics, Technology, Devices, Oxford

University Press


Einführung in die Festkörperphysik Fortgeschrittene Festkörperphysik


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Masterarbeit

Master’s Degree Thesis Dozent: Diverse Institute Ziel des Kurses: Die Studierenden können in einem internationalen Forschungsumfeld ein aktuelles wissenschaftliches Problem selbstständig entsprechend eines von ihnen verfassten Projektplans bearbeiten, d.h entsprechende Experimente bzw. Berechnungen durchführen und deren Ergebnisse auswerten. Sie können die Bearbeitung der Problemstel-lung sowie die erzielten Ergebnisse schriftlich dokumentieren, in geeigneter Form präsentieren und diskutieren. Neben der dafür erforderlichen Fachkompetenz haben sie dabei ihre Methodenkompetenz, Teamkompetenz, Selbstkompetenz weiter entwickelt.

Inhalt: Die Studierenden können in einem internationalen Forschungsumfeld ein aktuelles wissenschaftliches Problem selbstständig entsprechend eines von ihnen verfassten Projektplans bearbeiten, d.h entsprechende Experimente bzw. Berechnungen durchführen und deren Ergebnisse auswerten. Sie können die Bearbeitung der Problemstel-lung sowie die erzielten Ergebnisse schriftlich dokumentieren, in geeigneter Form präsentieren und diskutieren. Neben der dafür erforderlichen Fachkompetenz haben sie dabei ihre Methodenkompetenz, Teamkompetenz, Selbstkompetenz weiter entwickelt.


Voraussetzungen: Die Zulassung zur Masterarbeit setzt voraus, dass mind. 70 Leistungspunkte erbracht sein müssen. Literaturempfehlung: Aktuelle Literatur zur jeweiligen wissenschaftlichen Problemstellung; Walter Krämer, Wie schreibe ich eine Seminar- oder Examensarbeit?, 1999; Gruppe: Studienratgeber, Reihe: campus concret, Band: 47

Besonderheiten: Beginn ganzjährig möglich; Prüfungsleistung: Masterarbeit, Seminarvortrag Präsenzstudienzeit: 0h Selbststudienzeit: 900h Art der Prüfung: schriftlich und mündlich Studienleistung: keine LP: 30 WS/SS Empfohlen ab dem: 4. Semester

Kurs- und Modulkatalog - LNQE · Fakultät für Mathematik und Physik der Gottfried Wilhelm Leibniz...

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