SS 2020 - Condensed Matter II: Interfaces and Nanostructures
Dozent: Prof. Dr. Günter Reiter
Zeit: 4 st.
Ort: Online Kurs
Übungen und Q&A: Fr 10:00-12:00
Beginn: 11.05.2020
Vorläufiges Programm:
(The course will be given in English)
Leitthema: „Das Volumen des Festkörpers schuf Gott, seine Oberfläche wurde vom Teufel gemacht.“ Wolfgang Pauli (1900-1958)
►Folien zur Vorlesung on ILIAS
Allgemeine Information:
Alle Kurse im SS 2020 werden online gehalten.
Konkret bedeutet dies:
- Alle Folien werden mit Audiotrack zum Selbststudium auf ILIAS zu Verfügung gestellt.
- Wir werden mit Ihnen über "Zoom" kommunizieren. Das ist ein Videokonferenz-Programm vergleichbar mit Skype. Wenn Sie Bedenken haben, lassen Sie es uns bitte wissen.
- Prof. Reiter steht über Zoom für Fragen und Antworten zur Verfügung.
- Die Übungen werden ebenfalls über Zoom abgehalten.
- Übungen und Q/A Sessions werden zusammengelegt und finden freitags von 10:00 bis 12:00 Uhr statt.
Unser Ziel ist es, Diskussionen und Fragen während der Fragerunden mit Prof. Reiter in der Weise zu ermöglichen, als wären Sie in einem normalen Klassenzimmer. Der genaue Zeitpunkt dieser Sitzungen wird einvernehmlich festgelegt.
Bitte zögern Sie nicht, uns unter reiter-office@physik.uni-freiburg.de zu kontaktieren, wenn Sie Fragen oder Bedenken haben.
ECTS Punkte:
Prof. Reiter wird eine kurze Diskussion von 30 min mit Ihnen haben (Sie können es mündliche Prüfung nennen). Für die STUDIENLEISTUNG gibt es keine Noten.
Zielsetzung:
Studenten sollen einen Überblick über physikalische Phänomene gewinnen, die nur an Oberflächen und Grenzflächen auftreten (Beispiel: Wie bringt man Wasser dazu, bergauf zu laufen?). Neben speziellen strukturellen und elektronischen Eigenschaften von Flüssigkeits- und Festkörperoberflächen werden deren Bedeutung in verschiedenen Bereichen der modernen Materialwissenschaften und der Nanotechnologie behandelt.
Inhalt:
Grenzflächen zwischen Festkörpern oder Flüssigkeiten treten in den meisten physikalischen, chemischen, biologischen und geologischen Systemen, aber auch in vielen technologischen Prozessen auf. Obwohl die Anzahl der Atome bzw. Moleküle an diesen Grenzflächen vergleichsweise gering ist, kann diese „Minderheit“ häufig das Verhalten großer (makroskopischer) Systeme bestimmen und teilweise sogar steuern.
Folgende Themen werden behandelt:
1. Allgemeine Beschreibung von Grenzflächen: Thermodynamik und Kinetik
2. Wechselwirkungskräfte an Grenzflächen: kurz- und langreichweitige Kräfte, ...
3. Flüssigkeiten und Flüssigkeitsgrenzflächen: Tropfen, Blasen, Wellen, „flüssige Murmeln“
4. Struktur von Festkörperoberflächen: Elektronische Prozesse an Oberflächen
5. Festkörper-Flüssigkeit Grenzflächen: Hydrodynamik, Kapillarität, Benetzung,...
6. Grenzflächenprozesse: Adsorption/Desorption, Phasenübergänge
7. Herstellung von wohldefinierten Festkörperoberflächen: Oberflächenrekonstruktion, Oberflächentransport,...
8. Wachstums- und Auflösungsprozesse: Epitaxie, Keimbildung, Gitterfehlanpassung, mechanische Spannungen
9. Organische Schichten und Nanostrukturen auf Oberflächen: gezielte Strukturierung von Oberflächen auf nm-Skala
Vorkenntnisse:
Experimentalphysik IV (Kondensierte Materie)
Einführende Literatur:
• Intermolecular and Surface Forces, With Applications to Colloidal and Biological Systems
Jacob Israelachvili, Academic Press 1995 bzw. Elsevier 2008
• "Capillarity and Wetting Phenomena: Drops, Bubbles, Pearls, Waves" von P.-G. de Gennes, F. Brochard-Wyart und D. Quéré, Springer, New York, 2004
• John A. VenablesLecture notes on Surfaces and Thin Films http://venables.asu.edu/grad/lectures.html
• I. Markov, Crystal Growth for Beginners, World Scientific 2003
Weitergehende und ergänzende Literaturangaben werden in der Vorlesung vorgestellt.