260058 LP Lab-Course: Nanotechnology: Concepts, Methods, Materials (2023S)

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 an weichen Materialien
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
* Experimente an weichen Materialien (Phasenübergangängen lyotroper Flüssigkristalle, amorphen und kristallinen Bereiche in Polymeren, etc.)
Methode:
Röntgenkleinwinkelstreuung

Röntgenweitwinkelstreuung, Metalle
Ziel: Gitterstruktur und Phasenanteil. Die Studierenden lernen die Messung von Diffraktogrammen mittels Röntgenweitwinkelstreuung sowie die Bestimmung der Phasenanteile in einem Duplexstahl.
Inhalt:
* Erzeugung von Röntgenstrahlung, Aufbau eines Röntgenweitwinkelexperiments.
* Detektorkalibrierung, Probenpräparation und -messung.
* Bestimmung Gitterkonstante aus einem Diffraktogramm.
* Bestimmung der Phasenanteile eine zweiphasigen Stahls durch Röntgenstreuung.
Methode:
Röntgenweitwinkelstreuung

Dynamische Mechanische Analyse (DMA) und Thermomechanische Analyse (TMA)
Ziel: Untersuchungen von thermischen und mechanischen Eigenschaften (elastische Konstanten,
Phasenumwandlungstemperaturen, Aktivierungsenergie, thermischer Ausdehnungskoeffizient) verschiedener Materialien.
Inhalt:
*Grundlagen der DMA und TMA Methoden und Geräte
*Messung grundlegender mechanischer und thermischer Materialeigenschaften
*Bestimmung der Aktivierungsenergie, Phasenumwandlungstemperatur und Glasübergangstemperatur
*Quantitative Auswertung der experimentellen Resultate

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