Theoretische Grundlagen der Nanophysik

für Studierende der Physik und Ingenieure (nach dem Vordiplom)
           Leistungsnachweis durch Übungen

Umfang: V4/Ü2

Beginn: 16.04.2002

Ort und Zeit:
Di:  16-18  Raum: P.6202
Mi:  16-18  Raum: P.6202
Fr:  11-13  Raum: P.6202

Inhalt der Vorlesung:



I. Physikalische Grundlagen der Nanophysik
I.1. Van-der-Waals-Wechselwirkungen
I.2. Adhäsion auf der Nanometerskala
I.3. Größenabhängige elastische Moduli und Oberflächenenergien
I.4. Benetzung auf der Nanometerskala
I.5. Theorie von Nanokontakten
I.6. Thermische Fluktuationen auf der Nanometerskala
I.7. Mesoprozesse

II. Übersicht von experimentellen Methoden zur Strukturcharakterisierung und Messung auf der Na-nometerskala
II.1. Atomkraftmikroskopie
II.2. Fricton force microscopy
II.3. Surface force apparatus
II.4. Quartz-Kristall-Mikrowaagen
II.5. Nanoindentors
II.6. Nanowerkzeuge in der Triboligieforschung
II.7. Chromatographie und Elektrochromatographie

III. Simulationsmethoden auf atomarer und Nanometerskala
III.1. Theorien auf der Basis von "First principles"
III.2. Molekulardynamik
III.3. Methode der beweglichen zellulären Automaten

IV. Nanostrukturen
IV.1. Fullerene
IV.2. Carbon Nanotubes
IV.3. Mechanische Eigenschaften von Nanotubes
IV.4. Nanotube-Elektronik

V. Nanoteilchen
V.1. Erzeugungsmethoden von Nanoteilchen
V.2. Messungsmethoden für Nanoteilchen
V.3. Anwendungen in:
- Synthese von Materialien
- Nanocomposits und Keramiken
- Biotechnologien
- Elektronik und Computertechnik
V.4. Nanoteilchen Emissionen, Umwelt- und Gesundheitsprobleme

VI. Nanostrukturierte Materialien
VI.1. Nanokristalline und quasikristalline Werkstoffe
VI.2. Herstellungsmethoden von nanokristallinen Materialien
VI.3. Deformationsmechanismen in nanokristallinen Materialien
VI.4. Verfestigungsmechanismen bei großen Deformationen
VI.5. Besonderheiten von Wärmeleitung in nanokristallinen Materialien
VI.5. Nanokristalline Keramiken
VI.6. Nanosintering
VI.7. Mechanische Eigenschaften von geschichteten und gradierten Materialien

VII. Flüssigkeiten in Nanostrukturen
VII.1. Flüssigkeiten in dünnen Spalten
VII.2. Flüssigkeiten in nanoporous materials
VII.3. Erstarren von dünnen Flüssigkeitsfilmen und Scherschmelzen
VII.4. Dynamik  der "layering transition" in dünnen Filmen
VII.5. Keimbildung von Blasen in dünnen Filmen

VIII. Reibung und Verschleiß auf atomarer und Nanometerskalen
VIII.1. Experimentelle Methoden zur Untersuchung von Reibung und Verschleiß
VIII.2. Molekulardynamische Simulationen von Reibungsprozessen
VIII.3. Mechanismen von Verschleiß auf der Nanometerskala: Simulationen mit der Methode der beweglichen zellulären Automaten