Suchergebnis: Katalogdaten im Herbstsemester 2017
Materialwissenschaft Bachelor | ||||||
5. Semester | ||||||
Grundlagenfächer Teil 2 | ||||||
Prüfungsblock 6 | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
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327-0502-00L | Polymere I | O | 3 KP | 2V + 1U | M. Kröger | |
Kurzbeschreibung | Grundlagen der Polymerphysik einzelner und wechselwirkender Ketten. | |||||
Lernziel | Vermittlung eines modernen Verständnisses von universellen statischen und dynamischen Eigenschaften von Polymeren. | |||||
Inhalt | Polymerphysik: 1. Einführung in die Polymerphysik, "Random Walks" 2. Ausgeschlossenes Volumen 3. Strukturbestimmung durch Streuexperimente 4. Persistenz 5. Lösungsmittel- und Temperatureffekte 6. Flory-Theorie 7. Selbstkonsistente Feldtheorie 8. Wechselwirkende Ketten, Phasentrennung und kritische Phänomene 9. Rheologie 10. Numerische Methoden in der Polymerphysik, Computer-Experimente | |||||
Skript | Ein Skript wird auf der Website zur Lehrveranstaltung zur Verfügung gestellt: Link | |||||
Literatur | 1. M. Rubinstein and R. H. Colby, Polymer Physics (Oxford University Press, 2003) 2. P. G. de Gennes, Scaling Concepts in Polymer Physics (Cornell University Press, Ithaca, 1979) 3. M. Doi, Introduction to Polymer Physics (Oxford, Oxford, 2006) 4. M. Kröger, Models for polymeric and anisotropic liquids (Springer, Berlin, 2005) | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Die Computerexperimente setzen die einfache Programmiersprache MATLAB ein und werden bei Bedarf zur Verfügung gestellt. | |||||
327-0503-00L | Keramik I | O | 3 KP | 2V + 1U | M. Niederberger, T. Graule, A. R. Studart | |
Kurzbeschreibung | Einführung in die Methoden der Keramik Herstellung. | |||||
Lernziel | Ziel ist die Grundlagen und Beispiele für keramische Herstellverfahren zu erarbeiten. | |||||
Inhalt | Grundlagen der Herstellung keramischer Pulver. Nasschemische Synthesemethoden. Sol-Gel Prozesse. Klassische Kristallisationstheorie. Gasphasenprozesse. Grundlagen der Kolloidchemie zur Herstellung und Behandlung von Suspensionen. Untersuchungstechniken für Pulver und Kolloide. Formgebungsmethoden für keramische Bauteile und Schichten. Sinterprozesse und Entwicklung der Gefüge. | |||||
Skript | Siehe: Link | |||||
Literatur | Zusätzliche Literatur ist auf den Vorlesungsunterlagen angegeben. | |||||
327-2131-00L | Materials of Life Nur für Materialwissenschaft BSc. | O | 3 KP | 3G | E. Dufresne | |
Kurzbeschreibung | This course examines the materials underlying living systems. We will consider the basic building blocks of biological systems, the processes which organize them, the resulting structures, their properties and functions. | |||||
Lernziel | Students will apply basic materials science concepts in a new context while deepening their knowledge of biology. Emphasis on estimating key physical quantities through 'back of the envelope' estimates and simple numerical calculations. | |||||
Inhalt | I. The physics of life a. Length scales b. Time scales c. Energy flow II. The chemistry of life: a. Water: key properties and interactions b. Macromolecules i. Nucleic Acids ii. Proteins iii. Carbohydrates c. Lipids: phase behaviour d. Inorganics III. Living Materials in Cellular Physiology a. Nucleus: information and control b. Cytoskeleton: mechanics c. Mitochondria: energy d. Plasma Membrane: compartmentalization and transport IV. Living Tissues as Materials a. Muscle: active material b. Bone: remodeled material c. Wood: hierarchical material | |||||
Skript | Lecture notes will be available for download after each lecture. | |||||
Prüfungsblock 5 (NUR für Stunienreglement 2012) | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
327-0407-00L | Materials Physics I NUR für MATL BSc, Studienreglement 2012 | O | 6 KP | 3V + 2U | P. Gambardella | |
Kurzbeschreibung | This course introduces classical and quantum mechanical concepts for the understanding of material properties from a microscopic point of view. The lectures focus on the static and dynamic properties of crystals, the formation of chemical bonds and electronic bands in molecules, insulators, metals, and semiconductors, and on the thermal and electrical properties that emerge from this analysis. | |||||
Lernziel | Providing physical concepts for the understanding of material properties: Understanding the electronic properties of solids is at the heart of modern society and technology. The aim of this course is to provide fundamental concepts that allow the student to relate the microscopic structure of matter and the quantum mechanical behavior of electrons to the macroscopic properties of materials. Beyond fundamental curiosity, such level of understanding is required in order to develop and appropriately describe new classes of materials for future technology applications. By the end of the course the student should have developed a semi-quantitative understanding of basic concepts in solid state physics and be able to appreciate the pertinence of different models to the description of specific material properties. | |||||
Inhalt | PART I: Structure of solid matter, real and reciprocal space The crystal lattice, Bravais lattices, primitive cells and unit cells, Wigner-Seitz cell, primitive lattice vectors, lattice with a basis, examples of 3D and 2D lattices. Fourier transforms and reciprocal space, reciprocal lattice vectors, Brillouin zones Elastic and inelastic scattering of elementary particles with matter (x-rays, neutrons, electrons). Interaction of x-rays with matter. X-ray diffraction, Bragg condition, atomic scattering factors, scattering length, absorption and refraction. PART II: Dynamics of atoms in crystals Lattice vibrations and phonons in 1D, phonons in 1D chains with monoatomic basis, phonon in 1D chains with a diatomic basis, optical and acoustic modes, phase and group velocities, phonon dispersion and eigenvectors. Phonons in 2D and 3D. Quantum mechanical description of lattice waves in solids, the harmonic oscillator, the concept of phonon, phonon statistics, Bose-Einstein distribution, phonon density of states, Debye and Einstein models, thermal energy, heat capacity of solids. PART III: Electron states and energy bands in molecules and solids Electronic properties of materials, classical concepts: electrical conductivity, Hall effect, thermoelectric effects. Drude model. Transition to quantum models and review of quantum mechanical concepts. Introduction to molecular orbital theory and linear combination of atomic orbitals (LCAO). The H2+ molecule, homonuclear and heteronuclear molecules, benzene, sigma and pi bonds, sp3 and sp2 hybridization. From molecules to periodic crystal structures. The free electron gas: Fermi statistics, Fermi energy and Fermi surface, density of states in k-space and as a function of energy. Inadequacy of the free electron model. Electrons in a periodic potential, Bloch's theorem and Bloch functions, electron Bragg scattering, nearly free electron model and perturbation theory, physical origin of bandgaps, band filling. Energy bands of different types of solids: metals, insulators, and semiconductors. Fermi surfaces. Examples. PART IV: Electrical and heat conduction Dynamics of electrons in energy bands, phase and group velocity, crystal momentum, the effective mass concept, scattering phenomena. The equilibrium and non-equilibrium distribution function for electrons. The Boltzmann equation in the presence of external fields in the relaxation time approximation. Electrical and thermal conductivities revisited. Electron transport due to electric fields (drift) and concentration gradients (diffusion). Einstein's relations. Transport of heat by electrons, Seebeck effect and thermopower, Peltier effect, thermoelectric cooling, thermoelectric energy conversion. PART V: Semiconductors: concepts and devices Band structure: valence and conduction states. Intrinsic and extrinsic charge carrier density. Electrical conductivity. p-n junction. Metal-semiconductor contacts. FET transistors. Transistors as switches and amplifiers. | |||||
Skript | will be handed out during the lectures | |||||
Literatur | - H. Ibach, H. Lüth: Solid-State Physics (Springer: 2003), available as eBook from the ETH library, also in German. - J. Livingstone: Electronic Properties of Engineering Materials (Wiley, 1999). - C. Kittel, Introduction to Solid State Physics (Wiley, 2005), also available in German. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Physik I and II. Kenntnis der grundlegenden quantenmechanische Konzepte. Die Vorlesung wird in Englisch angeboten. Das Skript wird in Englisch abgegeben. | |||||
Grundlagenfächer Teil 3 | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
327-0511-00L | Praktikum V | O | 6 KP | 8P | M. B. Willeke, J. F. Löffler | |
Kurzbeschreibung | Erlernen von selbständigem wissenschaftlich-technischem Arbeiten; Projektmanagement, Organisation und Duchführung von Experimenten, Interpretation, wissenschaftlich-technisch richtige Darstellung des Projektes in schriftlicher und mündlicher Form. | |||||
Lernziel | Erlernen von selbständigem wissenschaftlich-technischem Arbeiten; Projektmanagement, Organisation und Duchführung von Experimenten, Interpretation, wissenschaftlich-technisch richtige Darstellung des Projektes in schriftlicher und mündlicher Form. | |||||
Inhalt | Betreuung durch die D-MATL Forschungsgruppen. Gruppen mit 2 bzw. 3 Studierenden bearbeiten jeweils ein Forschungsprojekt über das ganze Semester. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Voraussetzung: Praktika I-IV des BSc-Studiengangs Materialwissenschaft der ETH oder vergleichbare Praktika erfolgreich absolviert. | |||||
Kompensationsfächer Nur nach Absprache mit dem Studiendirektor möglich. | ||||||
Industriepraktikum oder Projekt | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
327-0001-00L | Industriepraktikum Nur für Materialwissenschaft BSc. | W | 10 KP | externe Veranstalter | ||
Kurzbeschreibung | 12-wöchiges Praktikum in der Industrie, das mit einem schriftlichen Bericht abgeschlossen wird. | |||||
Lernziel | Es ist das Ziel der 12-wöchigen Praxis, Bachelor-Studierenden die industriellen Arbeitsumgebungen näher zu bringen. Während dieser Zeit bietet sich ihnen die Gelegenheit, in aktuelle Projekte der Gastinstitution involviert zu werden. | |||||
327-0002-00L | Projekt Ausserhalb D-MATL: Bedarf der Genehmigung der Studiendirektorin. | W | 10 KP | 21P | Dozent/innen | |
Kurzbeschreibung | 12-wöchiges Projekt in einer Forschungsgruppe an der ETH oder einer anderen Hochschule, das mit einem schriftlichen Bericht abgeschlossen wird. | |||||
Lernziel | Es ist das Ziel des 12-wöchigen Forschungsprojekts, Bachelor-Studierenden die wissenschaftlichen Arbeitsumgebungen innerhalb einer Forschungsgruppe näher zu bringen. Während dieser Zeit bietet sich ihnen die Gelegenheit, in aktuelle Projekte der Gastinstitution involviert zu werden. | |||||
GESS Wissenschaft im Kontext | ||||||
» siehe Studiengang GESS Wissenschaft im Kontext: Typ A: Förderung allgemeiner Reflexionsfähigkeiten | ||||||
» siehe Studiengang GESS Wissenschaft im Kontext: Sprachkurse ETH/UZH | ||||||
» Empfehlungen aus dem Bereich GESS Wissenschaft im Kontext (Typ B) für das D-MATL. |
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