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Lehrende/r: Univ.-Prof. Dr. Mathias Kläui; Dr. Robert Reeve; Univ.-Prof. Dr. Sebastian Seiffert
Veranstaltungsart:
Vorlesung/Übung
Anzeige im Stundenplan:
08.128.744
Semesterwochenstunden:
4
Credits:
6,0
Unterrichtssprache:
Englisch
Min. | Max. Teilnehmerzahl:
- | -
Voraussetzungen / Organisatorisches:
Der Kurs wurde sowohl für Studierende der Chemie, als auch der Physik entwickelt. Zur Lehre wird das Konzept des Blended Learning und des just-in-time-teachings verwendet, welche sich als bereichernde Lernerfahrung erwiesen haben. Diese Lehrmethoden basieren auf modernen Studien effektiver Lernstrategien und haben sich als Vorgehensweisen bewährt, welche ein tieferes und fundierteres Verständnis der Kursmaterialien ermöglicht. Auch wurden Kurse mit einem solchen modernen Lehr-Konzept von Studierenden als signifikant besser bewertet als traditionelle Lehrveranstaltungen. Studierende werden die Möglichkeit haben sich vorzeitig mit den Grundfundamenten der Thematik vertraut zu machen. Durch das Verwenden von Online-Multimedia wird es dem Studierenden ermöglicht sich Wissen im eigenen Lernrhythmus anzueignen, je nach individueller Vorkenntnis. Somit wird die Präsenz-Zeit mit dem Dozenten effektiver genutzt. Die schwerer zu erfassenden Konzepte können so eingehender im Detail besprochen werden. Zusätzlich wird Raum geschaffen für interaktive Übungen, welche das Verstandene anwenden und noch weiter vertiefen. Durch diese Herangehensweise ist der Kurs für Studierende mit jeglichem Level an Vorwissen geeignet.
Der Kurs wird in Englisch gelehrt, um Studierenden aller Herkunft entgegenzukommen.
Die Tage und Zeiten werden nach Absprache mit den Teilnehmern festgelegt.
Inhalt:
Der Kurs bietet einen breiten Überblick über Schlüsselkonzepte der Materialwissenschaft. Angefangen von grundlegenden Strukturen und der daraus resultierenden großen Vielfalt an Eigenschaften die in echten Materialien gesehen werden, bis hin zu den praktischen Methoden, die zur Charakterisierung und Eigenschaftsbestimmung genutzt werden, sind Themen dieses Seminars.
Dieser speziell konzipierte Kurs umfasst beides, weiche und zugleich harte kondensierte Materie. Dies erlaubt es den Studierenden einen einmaligen Gesamtausblick über moderne Materie und Festkörperphysik, wie auch über physikalische Chemie zu gewinnen.
Eine weite Bandbreite an Feststoffen, von Stahl bis Speisesalz, formen Kristalle, welche geordnete Atomstrukturen aufweisen und in einer speziellen Gitterordnung im Raum existieren. Dieser Kurs wird aufzeigen, wie solche kristallinen Systeme beschrieben werden können und die Arten von Bindungen betrachten, welche jene Formation verursachen. Eine regelmäßige Anordnung von Atomen führt zu besonders faszinierenden Phänomenen. Solche sind beispielsweise kollektive Schwingungsanregungen, Phonone genannt, die für wichtige Eigenschaften entscheidend sind, wie zum Beispiel thermische Eigenschaften und Phasenübergänge.
Im Gegensatz zu solchen Systemen harter kondensierter Materie weisen Systeme weicher Materie Charakteristiken von sowohl Flüssigkeiten, als auch fester Materie auf. Sie werden deshalb als komplexe Flüssigkeiten bezeichnet. Lacke, Klebstoffe und Seife sind einige Beispiele solcher Flüssigkeiten. Ihr Verhalten wird durch die intermolekularen Kräfte und Bindungen in den Systemen verursacht. Der Kurs diskutiert die Eigenschaften von Polymeren, Kolloiden, Tensiden und Flüssigkristallen. Insbesondere können Systeme durch ihre viskoelastischen Eigenschaften charakterisiert werden. Zudem weisen sie eine beeindruckende Bandbreite von Phänomenen als Reaktion zu externer Belastung auf.
Ein besonders wirkungsvoller Weg zur Erforschung der Struktur von Materie verläuft über Röntgenstreuung. Der Kurs wird die verschiedenen Aspekte untersuchen, inwieweit Teilchenstrahlen (Photonen, Elektronen, Neutronen, usw.) mit unterschiedlichsten Materialien interagieren. Auch wird näher Betrachtet inwiefern die Analyse von Streuungsmustern strukturelle und materielle Details offenbaren.
Letztendlich wird das Seminar die besonders spannenden Eigenschaften magnetischer Materialien, sowie deren Aufbau, angefangen von den einzelnen Atomen im System, beschreiben. Für Physik-Studierende wird eine vertiefte Studie der Physik von magnetischen Materialien bereitgestellt. Diese zeigen die Wichtigkeit von spin-basierenden Systemen für eine Bandbreite von Anwendung auf, angefangen von Datenspeicherungstechnologie bis hin zu bildgebenden Verfahren in der Medizin.
Empfohlene Literatur:
C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, Wiley
R. Gross and A. Marx, Festkörperphysik, Oldenberg Wissenschaftsverlag GmbH
M. Doi, Soft Matter Physics, Oxford University Press
H. G. Elias, Makromoleküle (Vol. 2: Physikalische Strukturen und Eigenschaften), Wiley VCH.
R. A. Jones, Soft Condensed Matter, Oxford University Press
Zusätzliche Informationen:
Sollten jegliche Fragen vorweg auftreten, können Sie sich jederzeit an uns wenden (klaeui@uni-mainz.de, reeve@uni-mainz.de)
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