260058 LP Lab-Course: Nanotechnology: Concepts, Methods, Materials (2022S)

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.

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

Röntgenkleinwinkelstreuung, Biomaterialien
Ziel: Struktur von Biomaterialien im Bereich 1-100 nm. Die Studierenden lernen die Strukturbestimmung einer Rattenschwanzsehne in trockener und feuchter Umgebung mit Hilfe von Röntgenkleinwinkelstreuung sowie die Strukturbestimmung eines weiteren Biomaterials (Rinderknochen, Haar, …).
Inhalt:
* Erzeugung von Röntgenstrahlung, Aufbau eines Röntgenkleinwinkelexperiments.
* Probenpräparation in verschiedenen Umgebungen, Durchführung von Kalibriermessungen.
* Röntgenkleinwinkelmessung, Auswertung und Analyse von 2D Streudaten.
* Bestimmung der Struktur von Biomaterialien.
Methode:
Röntgenkleinwinkelstreuung

Propagating Spin-Wave Spectroscopy
Goal: To investigate spin-wave propagation in magnetic thin films experimentally and to understand the concept of the Propagating Spin-Wave Spectroscopy (PSWS). Students will learn how to perform experiments, analyze obtained data to derive material parameters and interpret results.
Content:
* Preparation of the PSWS setup.
* Performing measurements in the manual modus at different values and orientations of applied magnetic fields
* Extracting of the properties of spin-waves propagating in the micrometer-thick Yttrium Iron Garnet (YIG) waveguides. Comparison of the experimental results to theoretical predictions.
Method:
Propagating Spin-Wave Spectroscopy using Vector Network Analyzer.

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