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Kernfach Mikro- und Nanostrukturforschung für MWT (MNF_M1_MWT)30 ECTS (englische Bezeichnung: Micro- and Nanostructure Research for MWT)
Modulverantwortliche/r: Erdmann Spiecker Lehrende:
Erdmann Spiecker, Benjamin Apeleo-Zubiri, Johannes Will, Mingjian Wu, Stefanie Rechberger
Studienfächer/Prüfungsordnungsmodule:
Einfrieren der UnivIS-Modul-Beschreibung: 15.6.2022
Mikro- und Nanostrukturforschung (90653)
Start semester: |
WS 2021/2022 | Duration: |
2 semester | Cycle: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
345 Std. | Eigenstudium: |
555 Std. | Language: |
Deutsch und Englisch |
Lectures:
Die Wahlpflichtveranstaltungen müssen so gewählt werden, dass mindestens 14 ECTS erbracht werden.
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Rastersondenmikroskopie / Nanoindentierung (WS 2021/2022)
(Vorlesung, 2 SWS, Benoit Merle, Mon, 16:15 - 17:45, H14; keine Vorlesung am 18.01.2021)
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Übungen zu Rastersondenmikroskopie / Nanoindentierung (WS 2021/2022)
(Übung, 1 SWS, Benoit Merle et al., Thu, 10:15 - 11:45, 0.157-115; Beginn: ca. 2 Wochen nach Vorlesungsbeginn, wird auf StudOn angekündigt)
- Pflichtveranstaltungen
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Transmissionselektronenmikroskopie in Materialforschung und Nanotechnologie 1 (WS 2021/2022)
(Vorlesung, 2 SWS, Erdmann Spiecker, Thu, 8:15 - 9:45, 0.85; Course will take place in person. For further information please join on StudOn: https://www.studon.fau.de/crs2540203_join.html)
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Übungen zur Transmissionselektronenmikroskopie 1 (WS 2021/2022)
(Übung, 2 SWS, Mingjian Wu et al., Fri, 10:15 - 11:45, 1.68; Termine nach Vereinbarung (wird am ersten Termin festgelegt);)
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Transmissionselektronenmikroskopie in Materialforschung und Nanotechnologie 2 (SS 2022)
(Vorlesung, 2 SWS, Erdmann Spiecker et al., Fri, 10:15 - 11:45, 1.225; StudOn-Kurs: https://www.studon.fau.de/crs4497160_join.html)
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Übungen zur Transmissionselektronenmikroskopie 2 (SS 2022)
(Übung, 2 SWS, Mingjian Wu et al., Termine nach Vereinbarung;)
- Kernfachpraktikum
- Wahlpflichtveranstaltungen
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Seminar des GRK1896 "In situ microscopy with electrons, X-rays and scanning probes" (SS 2022 - optional)
(Seminar, 2 SWS, Erdmann Spiecker et al., Thu, 16:30 - 18:00, Raum n.V.; IZNF, Cauerstraße 3, Seminarraum 00.156)
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Rasterelektronenmikroskopie in Materialforschung und Nanotechnologie (WS 2021/2022 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Erdmann Spiecker et al., Tue, 8:15 - 9:45, 0.68; Course will take place in person. For further information please join on StudOn: https://www.studon.fau.de/crs3339808_join.html .)
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Seminar Mikro- und Nanostrukturforschung (WS 2021/2022 - optional)
(Seminar, 1 SWS, Erdmann Spiecker, Termine nach Vereinbarung (normalerweise 14-tägig, dienstags, 13 Uhr, Raum 01.160, IZNF, Cauerstraße 3))
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Arbeitsgemeinschaft "Nano-Tomography" (WS 2021/2022 - optional)
(Arbeitsgemeinschaft, 1 SWS, Benjamin Apeleo-Zubiri et al., Termine nach Vereinbarung auch in der vorlesungsfreien Zeit)
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Arbeitsgemeinschaft "C-allotropes and organic solar cells" (WS 2021/2022 - optional)
(Arbeitsgemeinschaft, 1 SWS, Erdmann Spiecker et al., Termine nach Vereinbarung auch in der vorlesungsfreien Zeit)
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Arbeitsgemeinschaft "Thin films and Nanomechanics" (WS 2021/2022 - optional)
(Arbeitsgemeinschaft, 1 SWS, Johannes Will et al., Termine nach Vereinbarung auch in der vorlesungsfreien Zeit)
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Arbeitsgemeinschaft "High-temperature materials" (WS 2021/2022 - optional)
(Arbeitsgemeinschaft, 1 SWS, Erdmann Spiecker et al., Termine nach Vereinbarung auch in der vorlesungsfreien Zeit)
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Einweisung in die Bedienung des TEM (WS 2021/2022 - optional)
(Kurs, 2 SWS, Tadahiro Yokosawa et al., Termine nach Vereinbarung)
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Einweisung in die Bedienung des REM (WS 2021/2022 - optional)
(Kurs, 2 SWS, Thomas Przybilla et al., Termine nach Vereinbarung)
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Einführung in die Finite Elemente Methode FEM (FEM-WWI) (SS 2022 - optional)
(Kurs, 1 SWS, Philip Pohl, Dieser Kurs findet im SS nicht mehr statt.)
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Mikro- und Nanomechanik (SS 2022 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Benoit Merle, Fri, 8:15 - 9:45, 3.31, Martensstr. 5)
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Introduction to X-ray and Neutron Scattering I (WS 2021/2022 - optional)
(Hauptseminar, 2 SWS, Tobias Unruh, Tue, 12:00 - 14:00, SR Staudtstr. 3; starting 26.10.2021; Lecture and Exercises take place online vie Zoom. Please find the Zoom invitation on Studon: 4. Nat / 4.5 Physik / Physik der Kondensierten Materie / Professur für Nanomaterialcharakterisierung / Introduction to X-Ray and Neutron Scattering I WS 2021/2022)
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Übungen zur Einführung in die Röntgen- und Neutronenstreuung I (WS 2021/2022 - optional)
(Übung, 2 SWS, Tobias Unruh, Tue, 14:00 - 16:00, SR Staudtstr. 3)
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Introduction to X-ray and neutron scattering II (SS 2022 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Tobias Unruh, Tue, 10:30 - 12:15, SR Staudtstr. 3)
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Introduction to X-ray and neutron scattering II (Exercise class) (SS 2022 - optional)
(Übung, 2 SWS, Tobias Unruh, Wed, 10:00 - 11:30, SR Staudtstr. 3)
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Quantitative Gefügeanalyse (Stereologie) (SS 2022 - optional)
(Übungsseminar, 1 SWS, Heinz Werner Höppel, single appointment on 9.6.2022, 15:30 - 17:30, 3.31, Martensstr. 5; Weitere Termine werden am 09.06. festgelegt)
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Grundlagen der Schadensanalyse an Bauteilen (SS 2022 - optional)
(Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Peter Weidinger, Thu, 16:15 - 17:45, 3.31, Martensstr. 5; LV in Präsenz und Online im Wechsel, erster Termin 28.04.2022)
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Hochtemperaturwerkstoffe und Intermetallische Phasen (WS 2021/2022 - optional)
(Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Steffen Neumeier, Fri, 10:15 - 11:45, 3.31, Martensstr. 5; Beginn: 29.10.2021)
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Röntgenmethoden in der Materialanalyse (SS 2022 - optional)
(Vorlesung mit Übung, 1 SWS, Steffen Neumeier, every 2. week Mon, 10:30 - 12:00, 3.31, Martensstr. 5; Beginn 09.05.)
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Numerische Methoden in den Werkstoffwissenschaften - Atomistische Methoden (SS 2022 - optional)
(Vorlesung mit Übung, 4 SWS, Erik Bitzek, single appointment on 3.6.2022, 13:15 - 14:45, 1.84; single appointment on 3.6.2022, 15:00 - 18:00, 0.157-115; single appointment on 24.6.2022, 13:15 - 14:45, 1.84; single appointment on 24.6.2022, 15:00 - 18:00, 0.157-115; single appointment on 22.7.2022, 15:00 - 18:00, 0.157-115; single appointment on 22.7.2022, 13:15 - 14:45, 1.84; Vorbesprechung 06.05. 13:15-14:00 Uhr per zoom; For more information see studon: https://www.studon.fau.de/crs2202381.html)
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Computational Nanoscience (SS 2022 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Erik Bitzek et al., Mon, 8:15 - 9:45, P 3.88; single appointment on 1.9.2022, 8:00 - 18:00, 0.157-115; single appointment on 2.9.2022, 8:00 - 12:00, H14; single appointment on 2.9.2022, 12:00 - 18:00, 0.157-115; Beginn: 25.04.2022)
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Übung zu Computational Nanoscience (SS 2022 - optional)
(Übung, Erik Bitzek, Blockveranstaltung am Ende des SS)
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Selbstorganisation an Oberflächen (SS 2022 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Marcus Halik, Wed, 18:15 - 19:45, 1.84)
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Nanotechnology of Disperse Systems (WS 2021/2022 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Robin N. Klupp Taylor et al., Thu, 10:15 - 11:45, LSTM-SR)
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Nanotechnology of Disperse Systems Exercises (WS 2021/2022)
(Übung, 1 SWS, Robin N. Klupp Taylor et al., Thu, 12:15 - 13:45, LSTM-SR)
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Kolloidale Nanokristalle (SS 2022 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Wolfgang Heiß, Tue, 12:15 - 13:45, 3.71)
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Nanospektroskopie (WS 2021/2022 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Wolfgang Heiß et al., Mon, 18:15 - 19:45, 3.71)
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Optical Lithography: Technology, Physical Effects, and Modelling (WS 2021/2022 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Andreas Erdmann, Thu, 12:15 - 13:45, Hans-Georg-Waeber-Saal)
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Übung zu Optical Lithography (WS 2021/2022 - optional)
(Übung, 2 SWS, Andreas Erdmann, Fri, 16:15 - 17:45)
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Halbleitertechnik IV - Nanoelektronik (SS 2022 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Michael Jank, Thu, 16:15 - 17:45, 0.111; Thu, 14:15 - 15:45, Hans-Georg-Waeber-Saal; Bitte beachten Sie die Bekanntgabe der konkreten Vorlesungstermine im StudOn-Kurs.)
Inhalt:
Das Modul befasst sich mit den Grundlagen der Mikro- und Nanostrukturforschung und hat zum Ziel, den Teilnehmerinnen und Teilnehmern die weitreichenden Möglichkeiten der Strukturuntersuchung von Materialen mit unterschiedlichen Untersuchungsmethoden aufzuzeigen. Der Schwerpunkt dieses Moduls liegt bei der Elektronenmikroskopie und im Rahmen von Vorlesungen, Übungen und Praktika soll ein fundiertes Verständnis für die Wechselwirkung von schnellen Elektronen mit Materie und die daraus resultierenden Kontrastphänomene in elektronenmikroskopischen Abbildungen und Beugungsbildern erarbeitet werden. Darüber hinaus werden die Komponenten der Raster- und Transmissionelektronenmikroskope anschaulich erläutert um ein Verständnis für die Funktionsweise der Elektronenmikroskope zu generieren. Im Bereich der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) werden die Verfahren der sog. konventionellen TEM, der Elektronenbeugung, hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM) sowie die wichtigsten analytische Verfahren - Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDXS), Elektronen-Energie-Verlust-Spektroskopie (EELS) und Energiegefilterte TEM (EFTEM) - behandelt. Im Bereich der Rasterelektronenmikroskopie (REM) werden die verschiedenen Abbildungsmodii, fortgeschrittene REM-Techniken für topographische und chemische Abbildung als auch moderne verwandte Methoden wie Dual-Beam FIB und He-Ionenmikroskopie diskutiert.
Die Wahlpflichtveranstaltungen sind breit gefächert, um einen vielfältigen Einblick in komplementäre Strukturuntersuchungsmethoden wie zum Beispiel Röntgen- und Neutronenstreumethode als auch Rastersonden- und Rasterkraftmethoden zu ermöglichen. Da die Simulation eine essenzielle Rolle in der Strukturaufklärung spielt, werden auch Lehrveranstaltungen zu unterschiedlichen Simulationsmethoden angeboten. Aufgrund der Tatsache, dass die Strukturforschung auf die unterschiedlichsten Materialklassen anwendbar ist, bietet dieses Modul auch die Möglichkeit sich in den verschiedenen Materialklassen und deren Eigenschaften zu vertiefen.
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden
erlernen vertieft die mikroskopischen Verfahren zur Untersuchung von Materialien auf kleinen Längenskalen
erlernen vertieft die vielfältigen Verfahren der Elektronenmikroskopie und deren Anwendung in den Material- und Nanowissenschaften
verstehen die Einsatzmöglichkeiten hochaufgelöster mikroskopischer Verfahren zur Untersuchung von Nanomaterialien
verstehen die Zusammenhänge zwischen der chemischen Zusammensetzung, der Struktur und den Eigenschaften von Werkstoffen
erwerben fundierter Kenntnisse über die Grundlagen zum Aufbau der verschiedenen Werkstoffklassen
wenden die erlernten Inhalte bei Übungen und Praktika an den Mikroskopen (REM, TEM) an
erweitern ihren Wissenshorizont durch angewandte Beispiele und Übungen
Literatur:
• Vorlesungsskripte
• Goodhew, Humphreys and Beanland, Electron Microscopy and Analysis, Taylor & Francis
• Williams & Carter, Transmission Electron Microscopy, Springer Verlag
• Reimer & Kohl, Transmission Electron Microscopy, Springer Verlag
• Fultz & Howe, Transmission Electron Microscopy and Diffractometry of Mateirals. Springer Verlag
• Reimer, Transmission Electron Microscopy, Springer Verlag
• Reimer, Scanning Electron Microscopy, Springer Verlag
• Fuchs, Oppolzer and Rehme, Particle Beam Microanalysis, VCH Verlagsgesellschaft
• P. Haasen, Physikalische Metallkunde, Springer Verlag
• G. Gottstein, Physikalische Grundlagen der Materialkunde, Spinger Verlag
• Weitere Fachliteratur
Studien-/Prüfungsleistungen:
Mikro- und Nanostrukturforschung (Prüfungsnummer: 64601)
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 64601 Mikro- und Nanostrukturforschung (Gewichtung: 100.0 %, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) 2010, Prüfung, Form: mündliche Prüfung, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: 40, 24 ECTS, Prüfung).
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- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 40, benotet, 24 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- weitere Erläuterungen:
Die ausgewählten optionalen Lehrveranstaltungen im Umfang von 14 ECTS sind den Studien-/Prüfungsleistungen zugeordnet.
Alternative Prüfungsform laut Corona-Satzung: Die mündliche Prüfung findet als digitale Fernprüfung per ZOOM statt.
- Prüfungssprache: Deutsch
- Erstablegung: SS 2022, 1. Wdh.: WS 2022/2023
1. Prüfer: | Erdmann Spiecker (100551) |
Kernfachpraktikum Mikro- und Nanostrukturforschung (Prüfungsnummer: 64602)
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 64602 Praktikum Mikro- und Nanostrukturforschung (Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) 2010, Studienleistung, Form: Praktikumsleistung, unbenotet, Dauer: -, 6 ECTS, Prüfung).
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- Studienleistung, Praktikumsleistung, unbenotet
- weitere Erläuterungen:
Verbindliche Zulassungsvoraussetzung zum Praktikum ist die Teilnahme an der zugehörigen Sicherheitsbelehrung. Verbindliche Teilnahmevoraussetzung für jeden einzelnen Praktikumsversuch ist die erfolgreiche Erledigung des Vorprotokolls (Antestat). Das Praktikum ist nur bestanden, wenn alle Versuche sowie alle Vor- und Nachprotokolle erfolgreich absolviert wurden, d.h. die vollständig ausgefüllte Testatkarte mit Nachweisen für Vorprotokolle (Antestate) sowie für Versuchsdurchführungen und Nachprotokolle (Abtestate) fristgerecht vorgelegt wurde.
- Prüfungssprache: Deutsch und Englisch
- Erstablegung: SS 2022
1. Prüfer: | Erdmann Spiecker (100551) |
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