Markus Niederberger: Katalogdaten im Herbstsemester 2022

Name	Herr Prof. Dr. Markus Niederberger
Lehrgebiet	Multifunktionsmaterialien
Adresse	Professur Multifunktionsmaterial. ETH Zürich, HCI F 509 Vladimir-Prelog-Weg 1-5/10 8093 Zürich SWITZERLAND
Telefon	+41 44 633 63 90
E-Mail	markus.niederberger@mat.ethz.ch
URL	https://multimat.mat.ethz.ch
Departement	Materialwissenschaft
Beziehung	Ordentlicher Professor

Nummer	Titel	ECTS	Umfang	Dozierende
327-0112-00L	Chemie I	4 KP	3G	M. Niederberger
Kurzbeschreibung	Einführung in die Grundlagen, Begriffe und Konzepte der allgemeinen Chemie, deren Anwendung auf materialwissenschaftliche Fragestellungen und deren Verknüpfung mit Praktikumsversuchen und Projekten.
Lernziel	1) Die Studierenden können den unterschiedlichen atomaren Aufbau von Metallen, Polymeren und Keramiken beschreiben und daraus grundlegende materialtypische Eigenschaften ableiten. 2) Die Studierenden sind vertraut mit dem Konzept des Mols und der molaren Masse und können damit stöchiometrische Rechnungen durchführen. 3) Die Studierenden können das Massenwirkungsgesetz formulieren und mit Hilfe der Gleichgewichtskonstante Aussagen zur Lage des Gleichgewichtes machen. Sie verstehen, wie ein chemisches Gleichgewicht auf Änderungen von Konzentration, Druck und Temperatur reagiert und wie man das Prinzip von Le Châtelier anwendet. 4) Die Studierenden können Oxidation und Reduktion definieren, Oxidationszahlen bestimmen, Reduktions- und Oxidationsmittel zuordnen und Redoxpotentiale berechnen. Sie können die Grundlagen der Redox-Chemie auf materialwissenschaftliche Vorgänge und Anwendungen wie Korrosion oder Batterien übertragen. 5) Sie können die Begriffe Säure und Base erklären, verstehen, was der pH-Wert bedeutet, und sie können pH-Berechnungen durchführen. Sie können die Bedeutung von Säuren und Basen an materialwissenschaftlichen Beispielen beschreiben.
Inhalt	Wir beginnen die Vorlesung mit der Frage, was Chemie mit Materialwissenschaft zu tun hat. Danach widmen wir uns der Einteilung und Trennung von Stoffen. Im nächsten Kapitel besprechen wir den Atomaufbau und das Periodensystem. Nach der Einführung in die Stöchiometrie, das Gebiet der Chemie, das sich mit den Mengen der eingesetzten und gebildeten Stoffe in chemischen Reaktionen beschäftigt, behandeln wir das Konzept des chemischen Gleichgewichts, wo wir das Massenwirkungsgesetz, Gleichgewichtskonstanten, Löslichkeitsprodukt und auch Säure-Base-Gleichgewichte kennenlernen werden. Im letzten Block der Vorlesung steht die Materialwissenschaft noch einmal im Mittelpunkt, wenn wir Redoxreaktionen, Elektrochemie und Korrosion wie auch den Einfluss chemischer Bindungen auf die Materialeigenschaften diskutieren. Zu jedem Kapitel werden wir in der Vorlesung kurze Übungen lösen. Weiterführende Übungen werden auf Moodle verfügbar sein.
Skript	Vorlesungsfolien mit Hinweisen zu weiterführender Literatur wie auch längere Übungen sind auf Moodle verfügbar.
Literatur	Deutsch
327-1203-00L	Complex Materials I: Synthesis & Assembly	5 KP	4G	M. Niederberger, A. Lauria
Kurzbeschreibung	Introduction to materials synthesis concepts based on the assembly of differently shaped objects of varying chemical nature and length scales
Lernziel	The aim is a) to learn how to design and create objects as building blocks with a particular composition, size and shape, b) to understand the chemistry that allows for the creation of such hard and soft objects, and c) to master the concepts to assemble these objects into materials over several length scales.
Inhalt	The course is divided into two parts: I) synthesis of 0-, 1-, 2-, and 3-dimensional building blocks with a length scale from nm to µm, and II) assembly of these building blocks into 1-, 2- and 3-dimensional structures over several length scales up to cm. In part I, various methodologies for the synthesis of the building blocks will be discussed, including Turkevich and Brust-Schiffrin-method for gold nanoparticles, hot-injection for semiconducting quantum dots, aqueous and nonaqueous sol-gel chemistry for metal oxides, or gas-and liquid-phase routes to carbon nanostructures. Part II is focused on self- and directed assembly methods that can be used to create higher order architectures from those building blocks connecting the microscopic with the macroscopic world. Examples include photonic crystals, nanocrystal solids, colloidal molecules, mesocrystals or particle-based foams and aerogels.
Literatur	References to original articles and reviews for further reading will be provided on the lecture notes.
Voraussetzungen / Besonderes	1) Materialsynthese II (327-0412-00) 2) Kristallographie (327-0104-00L), in particular structure of crystalline solids 3) Materials Characterization II (327-0413-00)