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.

2022S, VO, 2.0h, 3.0EC
TUWEL

Merkmale

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

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 möglichen Korona-Beschränkungen und der Tatsache, dass der Kurs für das Fernstudium optimiert wurde, wird der größte Teil des Kurses über TUWEL abgehalten, wobei voraufgezeichnete Audiovorträge mit Literaturbeispielen, Videoinhalten und Demonstrationen verwendet werden.

Um auf Ihre Kommentare einzugehen und Diskussionen zu führen, werde ich auch ein Forum auf dem TUWEL eröffnen, in dem jeder ermutigt wird, Fragen und zusätzliche Informationen zu posten. Zusammen mit Ihrem anonymen Feedback nach jeder Vorlesung wird dies eine gute Grundlage für unsere direkten Gespräche bilden.

Prüfungsmodus

Mündlich

Weitere Informationen

--------------- SS2022 UPDATE ---------------

 In diesem Jahr wird der Kurs in einem hybriden Modus abgehalten:

(a) Aufgezeichnete Vorlesungen (insgesamt 16 für 14 Themen) werden online über die TUWEL-Plattform zur Verfügung gestellt (dieser Teil ist obligatorisch);
(b) Diskussionsrunden (Q/A), die im Laufe des Semesters (22.03., 29.04., 20.05.) organisiert werden, um eine direkte Interaktion zu ermöglichen (dieser Teil ist freiwillig).
Um eine schrittweise Lernerfahrung zu erlauben, wird die TUWEL-Seite so strukturiert sein, dass die Materialien schrittweise zugänglich gemacht werden. Jeden Dienstag um 10:00 Uhr und jeden Freitag um 10:00 Uhr wird eine neue 1,5-stündige Audiovorlesung zusammen mit zusätzlichen Materialien veröffentlicht.
Weitere wichtige Punkte:
1) Der Inhalt der Vorlesungen wird nur für diejenigen zugänglich sein, die sich über TISS für den Kurs angemeldet haben. Die Anmeldung ist ab sofort möglich.
2) Die Folien für den gesamten Kurs werden zu Beginn des Kurses über TUWEL bereitgestellt.
3) Der Kurs wird praktisch zwischen Anfang März und Mitte Mai stattfinden. Der erste Prüfungstermin ist für Juni 2022 geplant. 

Pandemiebedingt kann das Format der Abhaltung der LVA abweichen.

Die Vorbesprechung findet online am 01.03.2022 um 10 Uhr via Zoom statt:
Link: https://tuwien.zoom.us/j/94852718728?pwd=VjRrSTFDMnFDTXdqR0RNMlhqbEtXQT09
Kennwort: 4y4QRrfS
Die Besprechung wird auch auf Video aufgezeichnet und an dem Tag auf TUWEL hochgeladen, falls Sie nicht rechtzeitig kommen können.

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Vortragende Personen

Institut

LVA Termine

TagZeitDatumOrtBeschreibung
Di.10:00 - 12:0022.03.2022Seminarraum Lehar 02 Diskussionsrunde 1 (siehe TUWEL)
Fr.10:00 - 12:0029.04.2022Seminarraum Lehar 02 Diskussionsrunde 2 (siehe TUWEL)
Fr.10:00 - 12:0020.05.2022Seminarraum Lehar 02 Diskussionsrunde 3 (siehe TUWEL)
Di.10:00 - 12:0024.05.2022Seminarraum Lehar 02 Molecule-based and self-assembled materials 165.093

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.

Je nach den Einschränkungen der Corona werden die Prüfungen online über Zoom oder in Anwesenheit abgehalten.

Nach dem Kurs werden mehrere Prüfungstermine angeboten, um sicherzustellen, dass jeder die Möglichkeit hat, die Prüfung im Jahr 2022 abzulegen.

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

LVA-Anmeldung

Von Bis Abmeldung bis
16.01.2022 00:00 30.07.2022 12:00

Curricula

Literatur

Es wird kein Skriptum zur Lehrveranstaltung angeboten.

Vorkenntnisse

keine

Sprache

Englisch