PTI05080 – Nanostrukturierte Funktionsmaterialien

Modul
Nanostrukturierte Funktionsmaterialien
Nanostructural Functional Materials
Modulnummer
PTI05080
Version: 1
Fakultät
Physikalische Technik / Informatik
Niveau
Master
Dauer
2 Semester
Turnus
Sommer- und Wintersemester
Modulverantwortliche/-r

Prof. Dr. Christian Müller
Christian.Mueller.1(at)fh-zwickau.de

Dozent/-in(nen)

Prof. Dr. Christian Müller
Christian.Mueller.1(at)fh-zwickau.de
Dozent/-in in: "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS)"

Prof. Dr. Carsten Jana
Carsten.Jana(at)fh-zwickau.de
Dozent/-in in: "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS)"

Lehrsprache(n)

Deutsch
in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS)"

Deutsch
in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS)"

ECTS-Credits

8.00 Credits
4.00 Credits in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS)"
4.00 Credits in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS)"

Workload

240 Stunden
120 Stunden in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS)"
120 Stunden in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS)"

Lehrveranstaltungen

7.00 SWS (7.00 SWS Vorlesung mit integr. Übung / seminaristische Vorlesung)
4.00 SWS (4.00 SWS Vorlesung mit integr. Übung / seminaristische Vorlesung) in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS)"
3.00 SWS (3.00 SWS Vorlesung mit integr. Übung / seminaristische Vorlesung) in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS)"

Selbststudienzeit

135.00 Stunden
30.00 Stunden Selbststudium - Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS)
30.00 Stunden Vorbereitung Prüfung - Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS)
30.00 Stunden Vorbereitung Prüfung - Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS)
45.00 Stunden Selbststudium - Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS)

Prüfungsvorleistung(en)
Keine
Prüfungsleistung(en)

schriftliche Prüfungsleistung -
Modulprüfung | Prüfungsdauer: 90 min | Wichtung: 50% | nicht kompensierbar
in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS)"

alternative Prüfungsleistung - Vortrag
Modulprüfung | Prüfungsdauer: 45 min | Wichtung: 50% | nicht kompensierbar
in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS)"

Medienform
Keine Angabe
Lehrinhalte/Gliederung
Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS):

Der Vorlesungsteil Chemie von Grenzflächen / Nanoschichten beinhaltet neben einer einführenden Betrachtung der chemischen Grundlagen zwei Hauptkomplexe: Kolloide und Flüssigkristalle, sowie galvanischen Abscheidung von Schichten (prinzipielle Technologien, Besonderheiten galvanisch abgeschiedener Nanostrukturen, Veränderungen unter Einsatzbedingungen, Entwicklungen und Grenzen).

Die Vorlesung nanostrukturierte Funktionsmaterialien erläutert unter besonderer Beachtung der keramischen Werkstoffe Anforderungen, werkstoffliche Realisierung sowie Möglichkeiten und Grenzen in der Anwendung von magnetischen, dielektrischen (Isolatoren, Kondensatoren, Ferroelektrika, Pyroelektrika , Piezzoelektrika), elektrisch leitendenden (Kontaktwerkstoffe, metallische und keramische Heizleiter, Thermoelemente, keramische Sensorwerkstoffe, supraleitende Werkstoffe) und optischen Materialien. Anschließend wird speziell auf das Fügen dieser Materialien und Systeme über besondere Löt- und Klebetechniken eingegangen.

Ein größerer Abschnitt zu Organische Metalle und Halbleiter führt über einen kurzen historischen Abriss und die Darstellung der zugrunde liegenden Strukturprinzipien in eine neue Materialgruppe (bulk, Nano, Schicht) ein. Nachfolgend werden detailliert nachfolgende Aspekte besprochen: Konventionelle und nichtkonventionelle organische Leiter, sp2-basierende Cn-Makromoleküle (Graphit, Fullerene, Nanotubes), Struktur-Eigenschafts-Beziehungen (u.a. Strukturmodifikation, Molekulare Packung, Ladungsträgerbeweglichkeit), Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren, Komplexe Eigenschaften von Organischen Metallen und Halbleitern (Transparente Leiter, Elektrolumineszenz, Photodoping, Strukturen mit Ladungsträgerinjektionen, kontrolliertes elektrochemisches Potential, abstimmbare NLO-Eigenschaften u.a.).

Über die schon genannten Strukturen hinaus wendet sich ein weiterer Abschnitt nanoskalierten organischen Systemen zu. Schwerpunkt sind wiederum Stoffsysteme mit hoher Relevanz in der Mikroelektronik und verwandten Technikbereichen und Branchen.

Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS):

Der Vorlesungsteil Chemie von Grenzflächen / Nanoschichten beinhaltet neben einer einführenden Betrachtung der chemischen Grundlagen zwei Hauptkomplexe: Kolloide und Flüssigkristalle, sowie galvanischen Abscheidung von Schichten (prinzipielle Technologien, Besonderheiten galvanisch abgeschiedener Nanostrukturen, Veränderungen unter Einsatzbedingungen, Entwicklungen und Grenzen).

Die Vorlesung nanostrukturierte Funktionsmaterialien erläutert unter besonderer Beachtung der keramischen Werkstoffe Anforderungen, werkstoffliche Realisierung sowie Möglichkeiten und Grenzen in der Anwendung von magnetischen, dielektrischen (Isolatoren, Kondensatoren, Ferroelektrika, Pyroelektrika , Piezzoelektrika), elektrisch leitendenden (Kontaktwerkstoffe, metallische und keramische Heizleiter, Thermoelemente, keramische Sensorwerkstoffe, supraleitende Werkstoffe) und optischen Materialien. Anschließend wird speziell auf das Fügen dieser Materialien und Systeme über besondere Löt- und Klebetechniken eingegangen.

Ein größerer Abschnitt zu Organische Metalle und Halbleiter führt über einen kurzen historischen Abriss und die Darstellung der zugrunde liegenden Strukturprinzipien in eine neue Materialgruppe (bulk, Nano, Schicht) ein. Nachfolgend werden detailliert nachfolgende Aspekte besprochen: Konventionelle und nichtkonventionelle organische Leiter, sp2-basierende Cn-Makromoleküle (Graphit, Fullerene, Nanotubes), Struktur-Eigenschafts-Beziehungen (u.a. Strukturmodifikation, Molekulare Packung, Ladungsträgerbeweglichkeit), Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren, Komplexe Eigenschaften von Organischen Metallen und Halbleitern (Transparente Leiter, Elektrolumineszenz, Photodoping, Strukturen mit Ladungsträgerinjektionen, kontrolliertes elektrochemisches Potential, abstimmbare NLO-Eigenschaften u.a.).

Über die schon genannten Strukturen hinaus wendet sich ein weiterer Abschnitt nanoskalierten organischen Systemen zu. Schwerpunkt sind wiederum Stoffsysteme mit hoher Relevanz in der Mikroelektronik und verwandten Technikbereichen und Branchen. Doch werden auch selbstorganisierende Monoschichten, komplexere, auch funktionalisierte Grenzflächenstrukturen, synthetische Doppelhelices und Nanotubes, elektrische und optische AND-NOT-OR-Moleküle bis hin zu verwandten Biostrukturen besprochen sein.

Qualifikationsziele
Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS):

Eine Einführung ermöglicht den Teilnehmern ein weitgehendes Verständnis für die Chemie der Grenzflächen- und Nanoschichten und die Chemie mikro- und nanoskalierter und vor allem auch leitender und halbleitender organischer Systeme. Neben einigen Grundlagen der Grenzflächenchemie, einem Überblick über die Kolloide, der Vorstellung wichtiger Funktionswerkstoffe und organischer Halbleiter werden im Modulteil detaillierte Kenntnisse zu Beziehungen zwischen Herstellung – Eigenschaften – Anwendung vermittelt. Der Absolvent wird dadurch befähigt, die Besonderheiten nanostrukturierter Materialien mit ihren Möglichkeiten und Grenzen aus chemisch-technologischer Sicht beurteilen und damit bei technologischen Veränderungen mitzuwirken.

Die Umsetzung eines Entwurfs in Nanostrukturen erfordert detailliertes Wissen zum Zusammenhang Mikrostruktur – Herstellung – Eigenschaften – Anwendung. Ein Teil dieses Wissens wird durch die Vorlesung nanostrukturierte Funktionsmaterialien angeboten. Ein interessierter Student hat nach Abschluss dieses Modulteils einen guten Überblick über die werkstofflichen Möglichkeiten bei zielgerichtet entwickelten nanostrukturierten Materialien.

Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS):

Eine Einführung ermöglicht den Teilnehmern ein weitgehendes Verständnis für die Chemie der Grenzflächen- und Nanoschichten und die Chemie mikro- und nanoskalierter und vor allem auch leitender und halbleitender organischer Systeme. Neben einigen Grundlagen der Grenzflächenchemie, einem Überblick über die Kolloide, der Vorstellung wichtiger Funktionswerkstoffe und organischer Halbleiter werden im Modulteil detaillierte Kenntnisse zu Beziehungen zwischen Herstellung – Eigenschaften – Anwendung vermittelt. Der Absolvent wird dadurch befähigt, die Besonderheiten nanostrukturierter Materialien mit ihren Möglichkeiten und Grenzen aus chemisch-technologischer Sicht beurteilen und damit bei technologischen Veränderungen mitzuwirken.

Die Umsetzung eines Entwurfs in Nanostrukturen erfordert detailliertes Wissen zum Zusammenhang Mikrostruktur – Herstellung – Eigenschaften – Anwendung. Ein Teil dieses Wissens wird durch die Vorlesung nanostrukturierte Funktionsmaterialien angeboten. Ein interessierter Student hat nach Abschluss dieses Modulteils einen guten Überblick über die werkstofflichen Möglichkeiten bei zielgerichtet entwickelten nanostrukturierten Materialien.

Sozial- und Selbstkompetenzen
Keine Angabe
Besondere Zulassungsvoraussetzung
Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS):

keine

Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS):

keine

Empfohlene Voraussetzungen
Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS):

Kompetenzen aus den Studiengängen Physikalische Technik (B. Eng.)* (P), Mikrotechnologie (B. Eng.): Direkt- u. Dualstudium oder vergleichbaren Studiengängen incl. min. 6 ECTS physikalisch chemische Grundlagen

Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS):

Kompetenzen aus den Studiengängen Physikalische Technik (B. Eng.)* (P), Mikrotechnologie (B. Eng.): Direkt- u. Dualstudium oder vergleichbaren Studiengängen incl. min. 6 ECTS physikalisch chemische Grundlagen

Fortsetzungsmöglichkeiten
Keine Angabe
Literatur
Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS):

Butt, H.-J. u.a. :  Physics and chemistry of interfaces, Verlag Wiley-VCH 2003.

Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS):

Butt, H.-J. u.a. :  Physics and chemistry of interfaces, Verlag Wiley-VCH 2003

Hinweise
Keine Angabe