Bottom - up Nano - Synthese/Self - assembly (M5) (SelfAssy)10 ECTS
(englische Bezeichnung: Bottom - up Nano - synthesis/Self - assembly (M5))
(Prüfungsordnungsmodul: Bottom-Up Nano-Synthese / Self-Assembly (Pflicht))

Lehrveranstaltungen:

• • Selbstorganisation an Oberflächen (SS 2017)
    (Vorlesung, 2 SWS, Marcus Halik, Di, 12:15 - 13:45, 1.84)
  • Nanotechnology of Disperse Systems (SS 2017)
    (Vorlesung, 2 SWS, Robin N. Klupp Taylor et al., Mi, 14:15 - 15:45, H14)
  • Übung zu Nanotechnology of Disperse Systems (SS 2017)
    (Übung, 1 SWS, Robin N. Klupp Taylor et al., Di, 12:15 - 13:45, 0.68)
  • Molekulare Nanostrukturen (WS 2017/2018)
    (Vorlesung, 2 SWS, Franziska Gröhn, Do, 14:15 - 16:00, 0.113-12)

Inhalt:

Selbstorganisation an Oberflächen
• Grundlagen: Physisorption und Chemisorption, Wachstumsmoden, Ankergruppenchemie, analytische Methoden zur Charakterisierung, Phasenseparation
• Schwache Oberflächenwechselwirkung (van-der-Waals und dipolare WW), Mobilität von nanoskaligen Systemen auf Oberflächen, 2D vs. 3D Assemblierung
• Mittlere WW (H-bonding, nicht-kovalente Systeme) selbstterminiertes Wachstum, Erzeugung von 2D-Überstrukturen, Substrateinfluß (chemische Struktur und Morphologie)
• Starke WW (Coulomb, Kovalent) Stabilität (mechanisch, chemisch, thermisch) Austauschreaktionen an Oberflächen
• Anwendungsbeispiele
• Hierarchischer Strukturaufbau (layer-by-layer, komplexe Schichtstrukturen, Graddienten, strukturierte Selbstorganisation mit lateraler Auflösung auf nm-Skala)
• Selbstorganisation an komplexen inneren Oberflächen (Organisation 2.-5. Ordnung)

Molekulare Nanostrukturen
• Einleitung: Moleküle, Nanoteilchen und Molekulare Nanostrukturen
Selbstorganisierte Nanoteilchen aus molekularen Bausteinen
• Self-Assembly von Tensiden: Zusammenspiel von Enthalpie und Entropie bei der Selbstorganisation, der hydrophobe Effekt, Gleichgewicht der Assoziation, Mizellform
• Unterschiedliche selbstorganisierte Nanoteilchen aus amphiphilen Bausteinen: ternäre Systeme, Blockcopolymere, komplexere amphiphile Bausteine und Architekturen, Anwendung als Carrier und Confined Reaction Space
• Wechselwirkungskräfte in kolloidalen Systemen: verschiedene attraktive Wechselwirkungen zur supramol. Verknüpfung, repulsive Kräfte zur Stabilisierung, DLVO-Theorie
• Vielfältige und neuartige supramolekulare Nanoteilchen: durch pi-pi Wechselwirkung, Metallkoordination, ionische Wechselwirkung bzw. das Zusammenspiel; Responsive und schaltbare supramolekulare Partikel
Nanoskalige Moleküle:
• Polymere: Charakteristika von Makromolekülen in Lösung, Viskosität, Zusammenhang Staudingerindex-Molmasse
• Charakterisierung molekularer Nanostrukturen mit statischer und dynamischer Lichtstreuung; Kombination verschiedener strukturanalytischer Methoden
• Komplexe große Moleküle: Dendrimere, verzweigte Polyme-re, modifizierte Porpyhrine etc.
• Carbon Nanotubes: Einführung, Solubilisierung
Supramolekulare Materialien aus molekularen Bausteinen:
• Selbstorganisierte Bulk-Materialien: Bildung und Eigenschaften mit (Potential für) Anwendungen (opt. Materialien, self-cleaning surfaces, etc.)

Nanotechnology of disperse systems
This course will begin with a brief revision of basic topics in the theory of nucleation, growth and electrostatic stabilization of particulate materials (covered by Bachelor’s course Grenzflächen in der Verfahrenstechnik). Following this the challenges and solutions to the problem of metal, oxide, semiconductor, polymer particle synthesis will be discussed. The second half of the course will concern the characterisation, properties and application of disperse systems. In addition to understanding the measurement of particle and agglomerate size and shape, the factors affecting the electronic, magnetic, optical and catalytic properties will be covered. Particles are often applied as part of a hierarchical system e.g. in a device, functional coating, drug delivery system. The use of self-assembly and printing/patterning techniques to achieve these goals will be presented with reference to work carried out within the Erlangen Cluster of Excellence “Engineering of Advanced Materials – Hierarchical Structure Formation for Functional Devices

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden
• erwerben Sachkenntnisse über verschiedene Arten nanoskaliger molekularer Strukturen.
• verstehen das Zusammenspiel unterschiedlicher Wechsel-wirkungen bei der Bildung selbstorganisierter Strukturen und kolloidaler Systeme.
• verstehen molekulare Nanostrukturen in Lösung und deren quantitative Beschreibung.
• analysieren, welche molekularen Faktoren Form, Größe und Architektur supramolekularer Nanoteilchen in Lösung bestimmen.
• wenden geeignete Methoden zur Strukturcharakterisierung supramolekularer Nanoteilchen und Schichten an.
• evaluieren Anwendungsbeispiele selbstorganisierter Systeme

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Nanotechnologie (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015w | TechFak | Nanotechnologie (Master of Science) | Masterprüfung | Bottom-Up Nano-Synthese / Self-Assembly (Pflicht))

Studien-/Prüfungsleistungen:

Mündliche Prüfung zu Bottom-Up Nano-Synthese / Self-Assembly (Prüfungsnummer: 57801)

(englischer Titel: Bottom-up synthesis/self assembly)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 10 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Prüfungssprache: Deutsch

Erstablegung: WS 2017/2018, 1. Wdh.: SS 2018

1. Prüfer:

Marcus Halik