260058 LP Laborpraktikum: Nanotechnologie: Konzepte, Methoden, Materialien (2021S)

Das Praktikum liefert einen praxisnahen Querschnitt von Methoden und Materialien aus dem Fachgebiet Nanotechnologie und wird folgende Bereiche umfassen:

Holographie, nichtlineare Optik, Beugung
Ziel:
Verständnis der linearen und nichtlinearen Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie anhand von Experimenten. Die Studierenden lernen relevante lichtoptische Experimente zu erstellen und aufzubauen, erhaltene Daten auszuwerten und die so gewonnenen Ergebnisse physikalisch zu interpretieren.
Inhalt:
* Aufbau eines Mach-Zehnder Interferometers zum
* Aufzeichnen eines elementaren Hologramms (Nanostruktur) in einem
* nichtlinearen optischen Kristall oder einem Polymer und
* Bestimmung relevanter Größen wie Gitterkonstante und Brechwertmodulation durch Beugungsexperimente
Methode:
Die Studierenden führen photonische Experimente unter Anleitung durch und stellen diese sowie die erhaltenen Ergebnisse in Kurzvorträgen dar.

Elektronenmikroskopie: Analyse der Struktur und Morphologie nanoskaliger Systeme:
Ziel:
Verständnis der physikalischen Prozesse und optischen Aberrationen relevant für die elektronenmikroskopische Abbildung. Mit Hilfe digitaler Bildverarbeitung werden die Abbildungen analysiert, manuell und automatisiert ausgewertet.
Inhalt:
* Bedienung eines Tabletop Elektronenmikroskops in verschiedenen Modii
* Abbildung nanoskaliger Systeme im realen oder reziproken Raum
* Auswertung mittels digitaler Bildverarbeitung
Methode:
Raster- und Durchstrahlungselektronenmikroskopie

Ferromagnetische Resonanz (FMR)-Spektroskopie in nanometer-dicken magnetischen Schichten
Ziel:
Die Magnetisierungsdynamik experimentell zu untersuchen und das Konzept des ferromagnetischen Resonanzphänomens zu verstehen. Die Studenten lernen, wie man Experimente durchführt, die erhaltenen Daten analysiert, um Materialparameter abzuleiten und die Ergebnisse zu interpretieren.
Inhalt:
* Vorbereitung des FMR-Setups.
* Durchführung von Messungen im manuellen und automatisierten Modus bei verschiedenen angelegten Magnetfeldern.
* Extraktion der Sättigungsmagnetisierung, des gyromagnetischen Verhältnisses und des Gilbert-Dämpfungsparameters der nanometer-dicken Yttrium-Eisen-Granat (YIG)-Filme.
Methode:
FMR-Spektroskopie mit breitem Frequenzband unter Verwendung eines Vector Network Analyzers.

Röntgenkleinwinkelstreuung, Flüssigkristalle, Polymerstrukturen
Ziel: Untersuchungen zur Struktur weicher Materie auf der nm-Skala mit Hilfe von Röntgenkleinwinkelstreuung. Die Studierenden lernen anhand verschiedener Beispielen Experimente durchzuführen, Messdaten aus 2D-Streuexperimenten zu analysieren und aus den Ergebnissen strukturelle Parameter der untersuchten Materialien zu bestimmen.
Inhalt:
* Verständnis und Bedienung einer Röntgenkleinwinkelkamera.
* Probenvorbereitung und Durchführung von Kalibriermessungen.
* Bestimmung des Phasenübergangs eines lyotropen Flüssigkristalls.
* Untersuchung der amorphen und kristallinen Bereiche einer Polyethylen Probe.
Methode:
Röntgenkleinwinkelstreuung