PTI05080 – Nanostructural Functional Materials

Module
Nanostructural Functional Materials
Nanostrukturierte Funktionsmaterialien
Module number
PTI05080
Version: 1
Faculty
Physikalische Technik / Informatik
Level
Master
Duration
2 Semester
Semester
Summer and Winter semester
Module supervisor

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

Lecturer(s)

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

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

Course language(s)

German
in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS)"

German
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 hours
120 hours in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS)"
120 hours in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS)"

Courses

7.00 SCH (7.00 SCH Lecture with integrated exercise / seminar-lecture)
4.00 SCH (4.00 SCH Lecture with integrated exercise / seminar-lecture) in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS)"
3.00 SCH (3.00 SCH Lecture with integrated exercise / seminar-lecture) in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS)"

Self-study time

135.00 hours
30.00 hours Self-study - Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS)
30.00 hours Course preparation - Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS)
30.00 hours Course preparation - Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS)
45.00 hours Self-study - Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS)

Pre-examination(s)
None
Examination(s)

schriftliche Prüfungsleistung
Module examination | Examination time: 90 min | Weighting: 50% | not to be compensated
in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS)"

alternative Prüfungsleistung - Presentation
Module examination | Examination time: 45 min | Weighting: 50% | not to be compensated
in "Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS)"

Media type
No information
Instruction content/structure
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.

Qualification objectives
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.

Special admission requirements
Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (WS):

keine

Nanostrukturierte Funktionsmaterialien (SS):

keine

Recommended prerequisites
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

Continuation options
No information
Literature
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

Notes
No information