165.093 Molekulare und selbstorganisierte Materialien
Diese Lehrveranstaltung ist in allen zugeordneten Curricula Teil der STEOP.
Diese Lehrveranstaltung ist in mindestens einem zugeordneten Curriculum Teil der STEOP.

2021S, VO, 2.0h, 3.0EC
TUWEL

Merkmale

  • Semesterwochenstunden: 2.0
  • ECTS: 3.0
  • Typ: VO Vorlesung
  • Format der Abhaltung: Distance Learning

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage...

- die Grundprinzipien der supramolekularen Chemie zu erläutern: molekulare Selbstorganisation, Natur der supramolekularen Wechselwirkungen, Reversibilität, Fehlerkorrektur und Additivität; sowie ihre thermodynamischen und kinetischen Aspekte.
- Die Prinzipien der molekularen Erkennung (sterische, strukturelle und elektronische Komplementarität) und der Präorganisation anhand von Beispielen molekularer Systeme (CD, CAL, DNA, crown ethers, Kryptanden und Spheranden) zu erläutern und zur Beschreibung einfacher molekularer Assemblies anzuwenden
- die Ausweitung der Grundprinzipien der supramolekularen Chemie auf größere Systeme (molekulare Maschinen, Mizellen, Flüssigkristalle, BCP, Nanokohlenstoffe, Nanopartikel) zu demonstrieren. Diese Systeme zu erläutern, Beispiele für ihre Anwendungen zu geben
- Licht-Materie-Wechselwirkungen in Molekülen und Materialien zu vergleichen und einordnen
- Grundlagen von Solarzellen, Photokatalyse und Leuchtdioden zu erklären und vergleichen; den Stand der Technik in diesen Bereichen und Einschränkungen der verschiedenen Materialklassen zu beschreiben

Inhalt der Lehrveranstaltung

Der erste Teil dieser Vorlesung führt in das Konzept der molekularen Erkennung ein, gibt einen Überblick über die wichtigsten Kräfte der molekularen Selbstorganisation und behandelt einige wichtige historische Meilensteine des Fachgebiets, wie z. B. den kürzlich verliehenen Nobelpreis für Chemie 2016. Wir werden viele Lehrbuchbeispiele für selbstorganisierte Systeme behandeln, einschließlich molekularer (crown ether, Cyclodextrin und Calixarenen) sowie biologischer (Proteine, DNA) Systeme, und uns langsam in der Komplexität steigern. In den folgenden Beispielen werden selbstorganisierte Systeme verschiedener Dimensionalität vorgestellt: 0D (Mizellen, Fullerene), 1D (Kohlenstoff-Nanoröhren), 2D (selbstorganisierte Monoschichten, Langmuir-Blodgett-Schichten, Graphen) und 3D (Block-Copolymere, Flüssig-Kristalle). Am Ende dieses ersten Teils werden wir uns mit der Selbstorganization von anorganischen Nanopartikeln beschäftigen und über metallorganische Gerüste sprechen. Der Kurs wird Ihnen eine Reihe von praktischen Beispielen vorstellen, bei denen die molekulare Selbstorganisation ihren Weg zu Anwendungen und Geräten gefunden hat.

Im zweiten Teil der Vorlesung werden Sie in verschiedene photoaktive Materialien wie Photovoltaik (PV), Leuchtdioden (LED), Laser, Photokatalysatoren und Leuchtstoffe eingeführt. Das Ziel ist es, Ihr Verständnis für das Materialdesign und die Materialanforderungen für jede dieser Anwendungen zu entwickeln. Wir beginnen mit der Erörterung der Natur der Licht-Materie-Wechselwirkungen und sortieren die Konzepte oder Farbe, Transparenz und Opazität, Absorption und Reflexion, Brechung und Doppelbrechung, um die Prinzipien und Grenzen der verschiedenen photoaktiven Materialien zu verstehen. Wir werden dieses Wissen weiter mit der Bandtheory von Festkörpermaterialien verknüpfen und das Konzept von Metallen, Halbleitern und Isolatoren überprüfen. Besonderes Augenmerk wird auf die Geschichte, Grundprinzipien, Materialien, Grenzen und Perspektiven von Solarzellen, Photokatalyse und Leuchtdioden gelegt.

Methoden

Aufgrund der Corona-Beschränkungen und meiner Elternzeit während eines Teils des Semesters wird der Kurs über TUWEL mit voraufgezeichneten Audio-Vorlesungen und gut strukturierten und informativen Folien gehalten. Die Inhalte werden zusätzlich durch Literaturbeispiele und durch Videoinhalte und Demonstrationen (auf TUWEL eingestellt) unterstützt.

Um auf Ihre Kommentare zu antworten und Diskussionen zu ermöglichen, werde ich auch ein Forum auf der TUWEL eröffnen, in dem jeder eingeladen ist, Fragen und zusätzliche Informationen zu posten. Ich werde auch Ihr anonymes Feedback nach jeder Vorlesung sammeln und einige der interessantesten Fragen in diesem Forum beantworten.

Prüfungsmodus

Mündlich

Weitere Informationen

--------------- SS2021 UPDATE ----------------

Dieses Jahr wird der Kurs vollständig online über die TUWEL-Plattform stattfinden. Der Link zur TUWEL-Kursseite ist hier, aber der Inhalt wird nur für diejenigen verfügbar sein, die sich über TISS für den Kurs registriert haben. Die Registrierung ist ab sofort möglich.

Der Kurs umfasst 14 Vorlesungsthemen (manche enthalten eine, manche zwei Vorlesungen, insgesamt 16), Folien werden zu Beginn des Kurses zur Verfügung gestellt.

Um ein schrittweises Lernen zu ermöglichen, wird die TUWEL-Seite so aufgebaut sein, dass die Materialien stufenweise zugänglich gemacht werden. Jeden Dienstag um 10:00 Uhr und jeden Freitag um 10:00 Uhr wird eine neue 1,5-stündige Vorlesung zusammen mit zusätzlichen Materialien veröffentlicht. Der Kurs wird also zwischen Anfang März und Mitte Mai laufen.

Die veröffentlichten Vorlesungen werden eine Audioaufnahme enthalten, in der ich die Folien durchspreche. Die meisten davon wurden im SS20 (nach Beginn der Pandemie) erstellt, wurden aber im Laufe des letzten Jahres auf der Grundlage des Feedbacks von mehr als 30 Studenten optimiert.

 --- Die "Vorbesprechung" wird am 02.03.2021 um 10 Uhr auf der TUWEL-Kursseite veröffentlicht ---

! Leider können wir aus Datenschutzrechtlichen Gründen Anfragen nur beantworten, wenn sie über die offizielle TU Wien (Studierenden-) Emailadresse gestellt werden !

Vortragende Personen

Institut

Leistungsnachweis

Die Bewertung erfolgt anhand der Ergebnisse der mündlichen Prüfung (30 min pro Person), in der die Studierenden drei zufällig ausgewählte Fragen aus dem Vorlesungsinhalt beantworten müssen. Der Pool aller Fragen wird im Vorfeld zur Verfügung gestellt.

Aufgrund der Corona-Beschränkungen werden die Prüfungen voraussichtlich online über Zoom mit oder ohne Kamera abgehalten, je nachdem, was der Student bevorzugt.

Nach dem Kurs werden mehrere Prüfungstermine angeboten, um sicherzustellen, dass jeder die Möglichkeit hat, die Prüfung im Jahr 2021 abzulegen.

Weitere Informationen zu den Prüfungsinhalten finden Sie auf der TUWEL-Seite.

LVA-Anmeldung

Von Bis Abmeldung bis
17.01.2021 00:00 31.07.2021 12:00

Curricula

Literatur

Es wird kein Skriptum zur Lehrveranstaltung angeboten.

Sprache

Englisch