Nanocharakterisierung (NanoChar M1-NT)10 ECTS (englische Bezeichnung: Nanocharacterisation)
(Prüfungsordnungsmodul: Nanocharakterisierung)
Modulverantwortliche/r: Wolfgang Heiß Lehrende:
Erdmann Spiecker, Wolfgang Heiß, Benoit Merle, Miroslaw Batentschuk, Eva Preiss
Start semester: |
WS 2020/2021 | Duration: |
1 semester | Cycle: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
135 Std. | Eigenstudium: |
165 Std. | Language: |
Deutsch |
Lectures:
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Transmissionselektronenmikroskopie in Materialforschung und Nanotechnologie 1
(Vorlesung, 2 SWS, Erdmann Spiecker, Mon, 12:15 - 13:45, Raum n.V.; Course will take place digital via Zoom. For further information please join on StudOn: https://www.studon.fau.de/crs2540203_join.html . First date: 09th of November 2020.)
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Nanospektroskopie
(Vorlesung, 2 SWS, Wolfgang Heiß et al., Thu, 12:15 - 13:45, 0.68)
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Rastersondenmikroskopie / Nanoindentierung
(Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Benoit Merle, Fri, 12:15 - 13:45; Thu, 8:15 - 9:45; Beginn: 06.11.2020 mit VL (immer freitags), Übungen immer donnerstags,)
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Übungen zu Rastersondenmikroskopie / Nanoindentierung
(Übung, 1 SWS, Benoit Merle et al., Thu, 8:15 - 9:45; Beginn: 31.10.2019)
Inhalt:
Elektronenmikroskopie:
Die Vorlesung gibt eine Einführung in die Grundlagen der Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie und hat zum Ziel, den Teilnehmern die weitreichenden Möglichkeiten der Mikroskopie mit schnellen Elektronen für die Strukturuntersuchung von Materialen aufzuzeigen. Im Rahmen der Vorlesung und den vertiefenden Übungen soll ein fundiertes Verständnis für die Wechselwirkung von schnellen Elektronen mit Materie und die daraus resultierenden Kontrastphänomene in elektronenmikroskopischen Abbildungen und Beugungsbildern erarbeitet werden, das Grundvoraussetzung für eine korrekte Interpretation elektronenmikroskopischer Ergebnisse sowie die Nutzung elektronenmikroskopischer Verfahren in eigenen Forschungsarbeiten darstellt. Im Bereich der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), die den Schwerpunkt der Vorlesung bildet, werden neben der Elektronenbeugung vornehmlich die Verfahren der sog. konventionellen TEM behandelt. Hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM) sowie die wichtigsten analytische Verfahren (EDX, EELS) werden in einem nachfolgenden zweiten Teil der Vorlesung (EM II) besprochen.
Nanospektroskopie: - Grundlagen der Entwicklung von Leuchtstoffen und Speicherleuchtstoffen (Energieübetragung, Dotierungen, spezifische Punktdefekte im Kristallgitter) - Methoden spektroskopischer Analyse von Liganden um Lumineszenz-Ionen - Kathodolumineszenz- Untersuchungen von Leuchtstoffen mit räumlicher Auflösung im Nanobereich Rastersondenmikroskopie: Experimenteller Aufbau (Rastersondenmikroskop und Sonden) - Rasterkraftmikroskopie (Betriebsmodi)- Rastertunnelmikroskopie (Tunneleffekt und Betriebsprinzip) - Bilddatenverarbeitung
Nanoindentierung: Grundlagen der Härteprüfung - Experimenteller Aufbau eines Nanoindenters - Grundlagen der Kontaktmechanik (Sneddon, Hertz) - Oliver-Pharr Auswertemethode - Fortgeschrittene Methoden zur Bestimmung lokaler mechanischer Eigenschaften (Dehnratenabhängigkeit, Fließspannung, theoretische Festigkeit, Dynamische Charakterisierung)
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden
kennen mikroskopische Verfahren zur Untersuchung von Materialien auf kleinen Längenskalen
verstehen die vielfältigen Verfahren der Elektronenmikroskopie und deren Anwendung in den Material- und Nanowissenschaften
haben fundierte Kenntnisse über den Einsatz von Rastersondenverfahren
kennen die verschiedenen Methoden der Nanoindentierung und deren Einsatz zur lokalen Untersuchung von mechanischen Materialeigenschaften
verstehen die Einsatzmöglichkeiten hochaufgelöster mikroskopischer Verfahren zur Untersuchung von Nanomaterialien
verstehen vertiefte Zusammenhänge zwischen der chemischen Zusammensetzung, der Struktur und den Eigenschaften von Werkstoffen
haben fundierter Kenntnisse über die Grundlagen zum Aufbau der verschiedenen Werkstoffklassen
kennen fortgeschrittene Methoden zur lokalen mechanischen Eigenschaft von Werkstoffen
kennen und verstehen grundlegende Konzepte zur Beschreibung von Licht
verstehen grundsätzliche Wechselwirkungen zwischen Materie und Licht
verstehen die besonderen optischen Eigenschaften von Halbleiter-Nanomaterialien
kennen die Grundzüge der Plasmonik
kennen optische Meßmethoden für die spektroskopische Charakterisierung einzelner Nanostrukturen
haben einen Überblick über höchstauflösende optische Mikroskopie
haben einen Überblick über Anwendungen von optisch relevanten Nanomaterialien
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
- Nanotechnologie (Master of Science)
(Po-Vers. 2020w | TechFak | Nanotechnologie (Master of Science) | Gesamtkonto | Nanocharakterisierung)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Mündliche Prüfung zu Nanocharakterisierung (Prüfungsnummer: 57401)
- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- weitere Erläuterungen:
Die mündliche Prüfung erfolgt über den Inhalt der drei Vorlesungen.
Alternative Prüfungsform laut Corona-Satzung: Die mündliche Prüfung findet als digitale Fernprüfung per ZOOM statt.
- Prüfungssprache: Deutsch
- Erstablegung: WS 2020/2021, 1. Wdh.: SS 2021
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