Modulhandbuch Functional Materials
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Modulhandbuch Functional Materials
M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials University of Freiburg Einleitende Worte Dieses Modulhandbuch dient als Einstiegshilfe und Leitfaden für das Studium im Masterstudiengang Sustainable Materials – Profilrichtung Functional Materials (M.Sc.) in Freiburg und. Es enthält allgemeine Informationen über die Universität Freiburg als Studienort, sowie Sustainable Materials – Functional Materials (M.Sc.) als Studienfach. Außerdem beinhaltet es einen Überblick über Struktur und Ablauf des Masterstudiengangs Sustainable Materials – Functional Materials (M.Sc.) in Freiburg. Kernstück ist der Modulkatalog, der die Details über die Lehrveranstaltungen der Module beinhaltet. Das Modulhandbuch wurde mit Sorgfalt erstellt und bietet eine große Fülle an Informationen in verständlicher Form. Eine Garantie auf Vollständigkeit oder Beantwortung aller Fragen kann gleichwohl nicht gegeben werden. Falls Sie Fragen haben, die im Modulhandbuch nicht beantwortet werden, so wenden Sie sich vertrauensvoll an die Anlaufstellen, die im Anhang genannt werden. Ergänzungen und Korrekturvorschläge sind willkommen. Zur besseren Lesbarkeit wird darauf verzichtet, weibliche und männliche Personenbezeichnungen im vorliegenden Katalog zu nutzen. In allen Fällen geschlechterspezifischer Bezeichnungen sind sowohl Frauen als auch Männer gemeint. Stand: 30. Oktober 2015 Inhaltsverzeichnis Einleitende Worte ....................................................................................................................... 2 1. Modulbeschreibungen ......................................................................................................... 3 2. Anhang .............................................................................................................................. 27 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 2 1. Modulbeschreibungen Modul/module Praktikum Inorganic and Organic Functional Materials Fach/department: Chemie Empfohlenes Semester/ 1. und 2. FS 6 ECTS CP recommended semester: Lehrveranstaltungen/units a. Praktikum Inorganic Functional Materials (Prof. Fischer) (4 ECTS)* b. Praktikum Organic Functional Materials (Prof. Esser) (2 ECTS)* Turnus/rotation Lehrform/ Type Kontaktzeit/ Workload contact Selbststudium/ Workload self-study P/ WP SWS Pr 75 h 45 h P 5 Pr 30 h 15 h P 2 a. Jedes SS b. Jedes WS Dozenten/teachers Die Dozenten der Fakultät für Chemie Modulverantwortlicher / responsible person Prof. Fischer für Inorganic Functional Materials Sprache/language Deutsch Voraussetzungen/ requirements Keine Lernziele/goals In diesem Modul sollen die Studierenden mit der praktischen Durchführung typischer Materialsynthesen vertraut gemacht werden. Auch die Charakterisierung der synthetisierten Materialien soll eine zentrale Rolle in diesem Modul einnehmen um somit, das in der Vorlesung erlangte theoretische Wissen, an konkreten Beispielen in die Praxis umsetzen. Lehrinhalt/contents a. Praktikum Inorganic Functional Materials (Prof. Fischer) In diesem Praktikum sollen die vorgestellten Synthesekonzepte und Charakterisierungsmethoden, welche in der Vorlesung „Inorganic Functional Materials“ vorgestellt worden sind, konkret eingesetzt werden. So sollen in einem „bottom-up“ Ansatz funktionale Multikomponent-Systeme im Labormaßstab hergestellt werden und deren Funktion getestet werden. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf der Synthese von nanostrukturierten Systemen und deren Anwendungen in der Katalyse bzw. Elektrokatalyse. Hierbei werden die erlernten Charakterisierungsmethoden wie Röntgenbeugung, Schwingungsspektroskopie, NMR, Physisorption und Elektronenmikroskopie eingesetzt um die synthetisierten Materialien im Detail zu charakterisieren. c. d. e. f. b. Praktikum Organic Functional Materials Prof. Esser In diesem Praktikum sollen die in der Vorlesung erlernten Konzepte realisiert werden. Dabei wird z.B. ein organisches Funktionsmaterial synthetisiert, mit den erlernten Methoden auf molekularer Ebene charakterisiert und in ein Bauteil eingebaut werden. Dieses wird abschließend mit der entsprechenden Methodik charakterisiert und auf seine Funktion hin getestet werden. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 3 Studien- und Prüfungsleistungen/ exams PL: Die in den praktischen Lehrveranstaltungen zu erbringenden Prüfungsleistungen bestehen jeweils aus einem detaillierten Protokoll über die durchgeführten praktischen Arbeiten (50%) und einer mündlichen Prüfung über den Praktikumsstoff (50%). Die Modulgesamtnote wird gemäß der ECTS Gewichtung berechnet. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 4 Modul/module Ergänzungsbereich I Fach/department: Chemie und Institut für Mikrosystemtechnik Empfohlenes Semester/ 1. FS 12 ECTS CP recommended semester: Lehrveranstaltungen/units Lehrform/ Type Kontaktzeit/ Workload contact Selbststudium/ Workload self-study P/ WP SWS a. b. c. d. e. Anorganische Chemie I (3+1 ECTS) Anorganische Chemie III (5+1 ECTS) Organische Chemie III (3+1 ECTS) Physikalische Chemie II (4+2 ECTS) Crystal Growth I (6 ECTS) a) Crystal Growth Technology b) Crystal Growth Methods I VL + Üb VL + Üb VL + Üb VL + Üb VL+Pr VL Pr 45 60 45 60 60 30 30 h h h h h h h 75 h 120 h 75 h 120 h 120 h 60 h 60 h WP WP WP WP WP WP WP 2+1 5+1 2+1 3+1 4 2 2 f. g. h. i. j. Keramik, Metalle und Polymere (4 ECTS) MST Technologies & Processes (5 ECTS) MST Bauelemente (3 ECTS) Festkörperphysik für MST (6 ECTS) Thermoelektrik VL + Üb VL+Üb VL VL+Üb VL 45 64 32 48 32 h h h h h 120 h 86 h 58 h 132 h 58 h WP WP WP WP WP 3 4 2 3 2 Modulverantwortlicher / responsible person Studiengangleitung Dozenten/teachers Die Dozenten der Fakultät für Chemie und Mikrosystemtechnik Turnus/rotation a.–e. WS Sprache/language Deutsch/Englisch Voraussetzungen/ requirements Aus der oben genannten Liste für Wahllehrveranstaltungen sind in Absprache mit der Studiengangleitung mindestens 12 ECTS Punkte zu erbringen. Hierbei muss sichergestellt sein, dass keine Veranstaltungen belegt werden, die inhaltlich äquivalent zu Modulen/Veranstaltungen des Erststudiums sind. Lernziele/goals Entsprechend der Definition des Ergänzungsbereichs sind die Lernziele spezifisch zu sehen: Für Studierende mit materialspezifischer Vorbildung der Erwerb des grundlegenden Verständnisses der Chemie Für Studierende mit chemischer Vorbildung der Erwerb des grundlegenden Verständnisses der Werkstoffwissenschaften und Mikrotechnologien Lehrinhalt/contents a. Anorganische Chemie I Die Vorlesung beinhaltet die Chemie der Nichtmetalle und Ihrer Verbindungen geordnet nach den Gruppen des Periodensystems. Aufbauend auf die Veranstaltung a des Moduls AAC werden die dort eingeführten grundlegenden Prinzipen und Konzepte zur Erklärung von Struktur, Stabilität und Reaktivität der Verbindungen bei ausgewählten Stoffklassen vertieft sowie Eigenschaften und Bedeutung der jeweiligen Elemente und deren Verbindungen für die Technik sowie großtechnische Synthesen behandelt. Die Stoffgebiet umfasst die Chemie des Wasserstoffs, der Edelgase, der Halogene, Chalkogene, Pentele, der leichten Tetrele (C, Si) und von Bor. Die bei den jeweiligen Stoffklassen angewandten Prinzipien und Konzepte umfassen u. a.: Säure-Base-Theorien nach Brønstedund Lewis, Molekülorbital-(MO- 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 5 )Theorie, VSEPR-Modell, Hypervalenz, Charge-Transfer-Komplexe, Redoxreaktionen, Mehrzentrenbindungen, Wade-Regeln. b. Anorganische Chemie III Begleit-Vorlesung zum Anorganischen Grundpraktikum. Die Grundlagen der im Praktikum selbst dargestellten Substanzen werden vorgestellt und diskutiert, Konzepte zum Verständnis der physikalischen Eigenschaften vermittelt. In einem als Übung abgehaltenen Methodenkurs, werden die Grundlagen der physikalischen Messverfahren, die im Praktikum eingesetzt werden, vermittelt, d.h. Symmetrie, NMR-Spektroskopie, Schwingungsspektroskopie und Beugungsmethoden/Kristallographie. c. Organische Chemie III Die ca. ein Dutzend wichtigsten Reaktionen der Organischen Chemie, wie Pericyclische Reaktionen, Diels-Alder-Reaktion und OlefinMetathese werden vermittelt. d. Physikalische Chemie II In der Vorlesung werden spezifischere Themen der Physikalischen Chemie, wie das Planck'sches Strahlungsgesetz, Lichtelektrischer Effekt, Comptoneffekt, Bohr’sches Atommodell, Radioaktivität, Grundlagen der Spektroskopie, Lambert-Beer'sches Gesetz, Röntgenstrahlung, Wellenverhalten von Teilchen, SchrödingerGleichung, Heisenbergsche Unschärferelation, Tunneleffekt, einfache quantenmechanische Systeme, Drehimpuls, Energieschemata, Mehrelektronenatome, Aufbau des Periodensystems, Moleküle und chemische Bindung, Born- Oppenheimer Näherung, LCAO Methode, Molekülorbitaltheorie, Magnetismus von Atomen, Elektronenspinresonanz, Kernspinresonanz behandelt.. e. Crystal Growth I Single crystals and single crystalline layers are at the heart of modern technology, and their synthesis is an important part of this curriculum. Two modules deal exclusively with crystal growth, of which Crystal Growth I is the module covering the basics and the most common growth techniques. Other modules (e.g. Defects, the analytical modules) refer to the knowledge gained in this module. The students will be competent in choosing appropriate techniques for a given crystal growth. The practical experience of doing crystal growth enables them to avoid costly mistakes. The individual qualifications and skills of the module are specified below: a) On the successful completion of this module part students define the basics of crystal growth. They identify the different methods of crystal growth regarding the phase transition and configurations. They quantitatively predict the related physical as well as the chemical processes and identify the problems of industrial crystal growth techniques. They analyse the application of external fields and the use of simulation tools. A short overview of crystal growth basics and methods is given. The overview is followed by a discussion of current aspects of bulk crystal growth for scientific and commercial production. These 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 6 aspects are the use of external fields under high pressure and gravity fields like microgravity. The principles of thermodynamic equilibrium in growth systems are introduced and examples are applied. The problems of large industrial crystals and the solution with the use of simulation tools are shown. b) Students apply methods of crystal growth using the float zone technique, aqueous solution growth, the gel or chemically induced growth and the growth from the vapour phase. They examine the different types of crystal growth methods and produce crystalline materials. This laboratory course introduces the students to the experiments of crystal growth with several setups. The industrial used method of float zone growth is one important part of this course. The other growth methods are solution growth, gel or chemically induced growth, and growth from the vapour phase. f. Keramik, Metalle und Polymere Die Vorlesung richtet sich an BSC-Studenten der Mikrosystemtechnik im 5. Fachsemester und an Studenten anderer Fachrichtungen. Inhalte: 1. Einführung (Besonderheiten und Bedeutung von Werkstoffen in der MST) 2. Wiederholung wichtiger Grundlagen zur Thermodynamik und Kinetik mit Beispielen zu Zustandsdiagrammen und zur Diffusion 3. Polymere (Polymerisation, Aufbau, Eigenschaften, Formgebung, Anwendungen in der MST) 4. Keramiken (Aufbau, Strukturkeramiken, Funktionskeramiken, Ferroelektrika, Piezoelektrika für Aktor- & Sensoranwendungen, Verfahren der Pulvertechnologie) 5. Metalle (Herstellung, Anwendungsbeispiele, Galvanoformung) 6. Bimetalle und Formgedächtnislegierungen mit Anwendungsbeispielen 7. Weich- und Hartmagnetische Werkstoffe, Magnetostriktion 8. Werkstoffe für die Datenspeicherung g. MST Technologies & Processes (Prof.Reinecke) It is the learning target that students will have a sound understanding of the fundamentals of MEMS technologies. They will know: • • • • the physical and technological background of microsystems processing process flows for the fabrication of MEMS elements principals of material sciences (silicon and other semiconductors) principals of clean-room and vacuum technologies Also the students will be able to apply this knowledge practically to own design especially in the MST design laboratories. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 7 The content of the course: • overview of MEMS processing (silicon, polymers) • mechanical, chemical and physical properties of silicon • cleanrooms – layout, function and operational procedures • lithographic methods: physical background, optical lithography, ebeam lithography, x-Ray lithography • vacuum technology, thin film and etching processes: physical and chemical background, Oxidation, Doping, Implantation, Physical Vapor Deposition (PVD), Chemical Vapor Deposition (CVD), Chemical etching processes. Plasma and reactive ion etching (RIE) • surface and bulk micromachinig (process chains) • back end processing: wafer bonding, dicing • assembly and packaging h. MST Bauelemente (Prof. Wallrabe und Prof. Reinecke) Das Ziel des Moduls ist die Vermittlung der physikalischen, chemischen, elektrischen Funktionsweise grundlegender Bauelemente der MST. Dabei werden aufbauend auf den zuvor vermittelten Grundlagen typische, Sensoren, Aktoren und Systeme sowie deren Prozessierung und Anwendung vorgestellt. Die Studierenden sollen den Zusammenhang zwischen den Fertigungsprozessen und den daraus abgeleiteten Funktionen eines Bauteils erlernen. In der Vorlesung werden die wichtigsten und populärsten Systeme und Bauelemente der Mikrosystemtechnik vorgestellt. Es wird auf die Funktionsweise, die Fertigung und die Anwendung eingegangen. Ziel ist es, den Studierenden die Möglichkeiten aber auch die Einschränkungen, die sich aus den mikrotechnischen Fertigungsmethoden ergeben, zu veranschaulichen. Immer wiederkehrende Designs und Tricks werden darum ebenfalls gezeigt. Themen: • Elektrostatische Aktoren • Biegebalken • Motoren/Getriebe/Zahnräder • Optical MEMS • Spektrometer • Tastspitzen • Hallsensoren • RF-MEMS i. Festkörperphysik Die Teilnehmer erarbeiten sich ein grundlegendes Verständnis wichtiger Phänomene der festen Materie. Sie lernen die Struktur und Stabilität der Materie genauso wie ihre thermischen, elektrischen und magnetischen Eigenschaften verstehen. Die Studierenden lernen mit den theoretischen Konzepten quantitativ, d.h. rechnerisch, umzugehen. Sie entwickeln ein Gefühl für die Anwendung der Eigenschaften der Materie im mikrosystemtechnischen Kontext. Sie werden durch die Lehrveranstaltung auf die nachfolgenden materialwissenschaftlichen Lehrveranstaltungen (Halbleiter, Werkstoff-technologien sowie Keramiken, Metalle, Polymere) des Studiengangs Mikrosystemtechnik vorbereitet. 1. Kristallgitter: Atomaufbau der Materie, Bravais-Gitter, Basis, WignerSeitz-Zelle, primitive Zelle, Kristallsysteme Symmetrien, kubische Gitter, Gitterebenen, Miller-Indizes 2. Strukturaufklärung: Wellen für die Strukturaufklärung, reziprokes Gitter, Beugungsbedingugen, Brillouin-Zonen, experimentelle Methoden: Laue-, Drehkristall- und Pulvermethode 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 8 3. Bindungsverhältnisse in Kristallen: Bindungsenergie, Edelgasatomkristalle, Ionenkristalle, kovalente, metallische und Wasserstoff-Bindung, Kompressibilität, Elastizitätsmodul 4. Gitterschwingungen und thermische Eigenschaften der Kristalle: Kristall als Federmodell, longitudinale und transversale Schwingungsmoden in Kristallen, Schallwellen, Phononen, Phononendispersionen, Planckverteilung, Zustandsdichte, phononische spezifische Wärme, Einstein- und Debye-Modelle, Wärmeleitfähigkeit. 5. Elektronen im Kristall: Schrödingergleichung und Blochzustände phänomenologisch, quasifreie Elektronen, Fermi-Verteilung und Fläche, Zustandsdichte, Wärmekapazität und elektrische Leitfähigkeit quasifreier Elektronen, spezifischer Widerstand, Matthiessen-Regel, stark gebundene Elektronen, Bänder, Bandlücken, Halbleiter, Donatoren und Akzeptoren, n- und p-Halbleiter, Leitfähigkeit der Halbleiter, optische Eigenschaften von Halbleitern. 6. Magnetismus: Magnetisches Moment, Dia-, Paraund Ferromagnetismus, Larmor-Diamagnetismus, Langevinsche Theorie des Paramagnetismus, Ferromagnetismus wechselwirkender Dipole, Bandferromagnetismus phänomenologisch. In den Übungen werden die vorgelesenen Inhalte wöchentlich und synchron mit den Vorlesungen vertieft. Die Studierenden gewinnen dabei auch einen quantitativen Blick auf die in der Vorlesung dargebotenen oft theoretischen Betrachtungen. Durch die Übungen gewinnt man die Zulassung zur Prüfung, wenn man als Teilnehmer oder Teilnehmerin 1. Zwei Drittel (66.666%) der Aufgaben im Lauf des Semesters bearbeitet hat. Dies wird durch Ankreuzlisten und gelegentliches Einsammeln der Übungen festgehalten bzw. überprüft. 2. Zusätzlich muss der Teilnehmer bzw. die Teilnehmerin eine repräsentative Anzahl von Lösungen vor den anderen TeilnehmerInnen vorgerechnet haben. Diese repräsentative Anzahl ergibt sich als Quotient der Gesamtanzahl der Aufgaben während des Semesters und der Anzahl der ÜbungsteilnehmerInnen in der Übungsgruppe. Wird festgestellt, dass eine angekreuzte Aufgabe nicht vorgerechnet werden kann oder in den eingesammelten Übungsblättern nicht bearbeitet wurde, gilt dies als Täuschung und man verliert den Anspruch auf Zulassung. j. Thermoelektrik Das Ziel des Moduls ist die Vermittlung der physikalischen, chemischen, elektrischen Funktionsweise thermoelektrischer Bauelemente und Systeme. Dabei werden aufbauend auf den vermittelten Grundlagen typische Materialsysteme, Modultechnologien und Anwendungen vorgestellt. Die Studierenden sollen den Zusammenhang zwischen der Wirkungsweise, Modul- und Systemdesign, Fertigungsprozessen und dem Einsatz thermoelektrischer Systeme wie Thermogeneratoren, Peltier-Elemente und Thermocouples erlernen. Thermoelektrische Anwendungen finden sich in der Temperaturmesstechnik, der Kalorimetrie, der Detektion von Strahlung, der Kühl- und Heiztechnik und der direkten Konversion von Wärmeenergie in elektrischer Energie, den Thermogeneratoren. In der Vorlesung wird ein grundlegendes Verständnis thermoelektrischer Effekte vermittelt und deren Abhängigkeit von verschiedenen Materialeigenschaften wie zum Beispiel Seebeck- und PeltierKoeffizient, elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit abgeleitet. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 9 Es werden verschiedene Materialsysteme, die sich für die Thermoelektrik besonders eignen, vorgestellt und im Hinblick auf typische Anwendungen bewertet. Der Stand der Technik in der Umsetzung dieser verschiedenen thermoelektrischen Materialien in Module und Systeme wird vorgestellt. Anhand typischer Anwendungsbeispiele werden Modellierung und Entwurf thermoelektrischer Module erörtert. Studien- und Prüfungsleistungen/ exams Es müssen mind. 12 ECTS Punkte erworben werden. PL: Die in den belegten Lehrveranstaltungen zu erbringenden Prüfungsleistungen gelten als unselbständige Teile der Modulabschlussprüfung für das jeweilige Modul. Die Note der Modulabschlussprüfung errechnet sich als der nach ECTS-Punkten gewichtete Durchschnitt der Noten dieser Prüfungsteile. Die Art der Prüfung wird jeweils von den Dozenten der jeweiligen Veranstaltungen festgelegt sowie das Prüfungsergebnis an das Prüfungsamt weitergeleitet. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 10 Modul/module Ringvorlesung Methoden der Chemie Fach/department: Institut für Anorganische Chemie Empfohlenes Semester/ 1. FS 3 ECTS CP recommended semester: Lehrveranstaltungen/units Ringvorlesung Methoden der Chemie (Prof. Hillebrecht, Prof. Fischer) 3 ECTS Lehrform/ Type VL + Üb Kontaktzeit/ Workload contact Selbststudium/ Workload self-study 45 h 45 h P/ WP SWS P 3 Modulverantwortlicher /responsible person Prof. Fischer für Inorganic Functional Materials Dozenten/teachers Die Dozenten des Instituts für Anorganische und Analytische Chemie Turnus/rotation Jedes WS Sprache/language Deutsch Voraussetzungen/ requirements Keine Lernziele/goals Einführung in die am Institut für funktionelle Materialien eingesetzten Charakterisierungsmethoden Lehrinhalt/contents Prof. Hillebrecht: Nach einer Einführung in die für die Anwendung von Beugungsmethoden und spektroskopischen Methoden notwendigen Grundlagen der Symmetrielehre, wird die Röntgenbeugung detailliert besprochen. Für die röntgenographische Phasenanalyse werden die entsprechenden Datenbanken vorgestellt und deren Benutzung geübt. Weitere am Institut vorhandene und im Rahmen des Praktikums „Funktionelle Materialen“ eingesetzte spektroskopischen Methoden wie Raman-, IR-, NMR-, UV-Vis-Spektroskopie, werden vorgestellt. Weitere Charakterisierungsmethoden sind die Thermoanalyse, Methoden zur Teilchengrößenbestimmung und zur Charakterisierung des Adsorptionsverhaltens und der Leitfähigkeit. Im Rahmen der mit der Vorlesung verbundenen Übungen werden praktische Beispiele besprochen und die Geräte vorgestellt Prof. Anna Fischer: In diesem Teil der Veranstaltung wird die analytische Elektronenmikroskopie als wichtige Charakterisierungsmethode nanostrukturierter Funktionsmaterialien vorgestellt (SEM, (HR)TEM, EDX). Studien- und Prüfungsleistungen/ exams SL: Die Studienleistung ist durch die Anwesenheit Vorlesung und Übungen zu erfüllen sowie anhand eines Vortrages zu erbringen. Der Nachweis der Studienleistung wird von der Modulleitung ans Prüfungsamt weitergeleitet. Die Studierenden melden sich am Veranstaltungsende bei der Modulverantwortlichen um die Bestätigung über die erbrachte Studienleistung zu erhalten. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 11 Modul/module Introduction to Sustainable Materials, especially Functional Materials Fach/department: Chemie und Institut für Mikrosystemtechnik Empfohlenes Semester/ 1. und 2. FS 9 ECTS CP recommended semester: Lehrveranstaltungen/units Lehrform/ Type Kontaktzeit/ Workload contact Selbststudium/ Workload self-study P/ WP SWS a. Anorganische Funktionsmaterialien (Prof. Fischer) 3 ECTS VL 45 h 45 h P 3 b. Functional Polymers and Energy (Prof. Mülhaupt) 1 ECTS VL 15 h 15 h P 1 c. Sensorik und Aktorik (Prof. Urban) 3 ECTS VL 60 h 75 h P 4 d. Organische Funktionsmaterialien (Prof. Esser) 2 ECTS VL 30 h 30 h P 2 Modulverantwortlicher /responsible person Prof. Fischer Dozenten/teachers Die Dozenten der Fakultät für Chemie und Mikrosystemtechnik Turnus/rotation a. SS b. WS c. WS d. WS Sprache/language Deutsch/Englisch Voraussetzungen/ requirements Keine Lernziele/goals In diesem Modul sollen den Studierenden breite Kenntnisse über die Chemie, Struktur und Anwendung von Anorganische und Organische Funktionsmaterialien vermittelt werden. Lehrinhalt/contents a. Anorganische Funktionsmaterialien (Prof. Fischer) In dieser Veranstaltung soll ein Überblick über das Themengebiet der anorganischen Funktionsmaterialien – Synthese, Charakterisierung, Anwendung - vermittelt werden. Es sollen verschiedene Typen an Funktionsmaterialien vorgestellt werden mit dem Ziel StrukturFunktions-Korrelationen zwischen Zusammensetzung, Kristallinität, Nanostruktur, Mikrostruktur und finaler Funktion zu identifizieren. Darüber hinaus sollen Synthesekonzepte eingeführt werden, die es ermöglichen maßgeschneidert Nanostrukturen zu synthetisieren. So sollen Synthesewege zu nanopartikulären Systemen, Dünnschichtsystemen und porösen Systemen vorgestellt werden. Alle eingeführten Konzepte werden an ausgewählten Beispielen im Bereich der Katalyse- und Energieforschung verdeutlicht. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 12 b. Functional polymers and energy (Ringvorlesung) Die Veranstaltung wird als Ringvorlesung mit wechselnden Dozenten angeboten und umfasst alle Bereiche, in denen Funktionspolymere bei der Umwandlung und Einsparung von Energie eine wichtige Rolle einnehmen. Es werden Themengebiete wie die organische Photovoltaik, Polymer-und biobasierte Brennstoffzellen, Thermoelektrik, Superkondensatoren, elektrische Isolierstoffe, und Polymerbatterien behandelt. c. Sensorik und Aktorik (Prof. Urban) Die Vorlesung gibt einen Überblick über Methoden und Technologien zur Realisierung von Sensoren und Aktuatoren mit dem Fokus auf Mikrotechnologie. Beginnend mit den Grundlagen der Sensorik werden bionische Prinzipien und die Sensortheorie basierend auf der Thermodynamik gegeben. Die Vorlesung beinhaltet die wichtigsten physikalischen Sensoren zur Messung von Temperatur, Strahlung, Kraft, Druck, Beschleunigung, Drehrate. Weiter werden Strömungs-, magnetische und Weg/Winkelsensoren präsentiert. Mit dem wichtigen Kapitel der Chemo- und Biosensorik wird die Vorlesung komplettiert. In jedem Kapitel werden elektronische Interfaceschaltungen und Linearisierungen erläutert mit Schwerpunkt auf industrienaher technologischer Realisierung und Produktion. Mit Beispielen aus der Praxis werden die Probleme der Realität den Studenten näher gebracht. e. Organische Funktionsmaterialien (Prof. Esser) Diese Veranstaltung soll einen Überblick über das Gebiet der organischen Funktionsmaterialien geben. Ausgewählte Materialien werden vorgestellt (u.a. konjugierte Oligomere und Polymere, Kohlenstoffmaterialien, redoxaktive Polymere) und ihre Synthese, Eigenschaften und Anwendungen (z.B. Photovoltaik, Detektion kleiner Moleküle, Ladungsspeicherung) diskutiert. Die Veranstaltung soll einen Einblick gewähren in das Design funktionaler organischer Materialien und in die Herstellung von Systemen mit maßgeschneiderten Eigenschaften. Im besonderen Fokus liegt der Zusammenhang zwischen der molekularen Struktur von Verbindungen und ihren Eigenschaften auf molekularer Ebene sowie als Funktionsmaterial im System der Anwendung. Studien- und Prüfungsleistungen/ exams PL: Der Stoff im Modul wird gewichtet anhand einer schriftlichen Modulprüfung geprüft. Die Modulnote wird von der Modulleitung ans Prüfungsamt weitergeleitet. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 13 Modul/module Praktische Übung Fach/department: Institut für Mikrosystemtechnik Empfohlenes Semester/ 1. und 2. FS 6 ECTS CP recommended semester: Lehrveranstaltungen/units a. Sensorik und Aktorik – Praktikum (Prof. Urban) 2 ECTS b. Methodenpraktikum (Prof. Wilde) 4 ECTS Lehrform/ Type Kontaktzeit/ Workload contact Selbststudium/ Workload self-study P/ WP Üb 32 h 43 h P 2 Pr 75 h 150 h P 5 Modulverantwortlicher /responsible person Prof. Wilde Dozenten/teachers Die Dozenten der Technischen Fakultät Turnus/rotation SWS a. WS b. SS Sprache/language Deutsch Voraussetzungen/ requirements Keine Lernziele/goals Die Studierenden sollen praktische Fähigkeiten darin erwerben, Funktionsstrukturen mit Technologien der Mikrostrukturierung herzustellen, zu beeinflussen und zu charakterisieren. Lehrinhalt/contents a. Sensorik und Aktorik – Praktikum Das “Sensoren” Praktikum umfasst drei Experimente, die „hands-on“ Erfahrung vermittelt, um das erlernte, theoretische Wissen aus der „Sensorik und Aktorik“ Vorlesung zu vertiefen. Dieses Praktikum ist ein verpflichtender Bestandteil der „Sensorik und Aktorik” Vorlesung. b. Methodenpraktikum In diesem Praktikum werden den Studierenden theoretische sowie praktische Aspekte von grundlegenden Phänomenen der in der Mikrosystemtechnik gebräuchlichen Funktionsmaterialien anhand von selbst durchgeführten Experimenten vermittelt. Der Fokus der Veranstaltung liegt auf der Anwendung von Funktionsmaterialien als mikrotechnisches „Device“. Das Praktikum wird als Ringveranstaltung an unterschiedlichen Lehrstühlen des IMTEK durchgeführt. Das Spektrum an Versuchen vermittelt Methoden zur Herstellung und Charakterisierung elektro-mechanischer, bionischer und chemischer Funktionsmaterialien für Sensorsysteme. Studien- und Prüfungsleistungen/ exams PL: Die in den praktischen Lehrveranstaltungen zu erbringenden Prüfungsleistungen bestehen jeweils aus einem detaillierten Protokoll über die durchgeführten praktischen Arbeiten (50%) und jeweils ist eine mündliche Prüfung über den Praktikumsstoff zu absolvieren (50%). Die Modulgesamtnote wird gemäß der ECTS Gewichtung berechnet. Die Modulnote wird von der Modulleitung ans Prüfungsamt weitergeleitet. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 14 Modul/module Ergänzungsbereich II Fach/department: Chemie und Institut für Mikrosystemtechnik Empfohlenes Semester/ 2. FS 12 ECTS CP recommened semester: Lehrveranstaltungen/units a. b. c. d. e. f. g. h. Festkörperchemie (3 ECTS) Elektroanalytische Chemie (1 ECTS) Werkstofftechnologien (4 ECTS) Biobrennstoffzelle (3 ECTS) Physikalische Chemie der Kolloide (4 ECTS) Anorganische Chemie II (4 ECTS) Organische Chemie II (5 ECTS) Physikalische Chemie Ia (9 ECTS) Lehrform/ Type Kontaktzeit/ Workload contact VL VL VL + Üb VL + Üb VL + Üb 30 15 45 30 60 V+Üb V+Üb V+Üb h h h h h 45 h 60 h 90 h Selbststudium/ Workload self-study P/ WP SWS 60 h P P WP WP WP 2 1 3 2 4 75 h 120 h 180 h WP WP WP 3 4 9 60 h 15 h 75 h Modulverantwortlicher /responsible person Studiengangleitung Dozenten/teachers Die Dozenten der Fakultät für Chemie und Mikrosystemtechnik Turnus/rotation a.–h. SS Sprache/language Deutsch/Englisch Voraussetzungen/ requirements Aus der oben Genannten Liste für Wahllehrveranstaltungen sind in Absprache mit der Studiengangleitung mindestens 12 ECTS Punkte zu erbringen. Hierbei muss sichergestellt sein, dass keine Veranstaltungen belegt werden, die inhaltlich äquivalent zu Modulen/Veranstaltungen des Erststudiums sind. Lernziele/goals Entsprechend der Definition des Ergänzungsbereichs sind die Lernziele spezifisch zu sehen: Für Studierende mit materialspezifischer Vorbildung der Erwerb des grundlegenden Verständnisses der Chemie Für Studierende mit chemischer Vorbildung der Erwerb des grundlegenden Verständnisses der Werkstoffwissenschaften und Mikrotechnologien Lehrinhalt/contents a. Festkörperchemie (Prof. Hillebrecht) Die Vorlesung beinhaltet grundlegende Struktur- und Bindungskonzepte für anorganische Festkörperverbindungen, deren thermodynamische Stabilität und Defektchemie, sowie Methoden zur Synthese (Festkörperreaktionen) und Einkristallzüchtung Chemische und elektronische Strukturen werden zu Materialeigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit, dielektrische Polarisation, magnetische und optische Eigenschaften in Beziehung gesetzt. Die zugrunde liegenden physikalischen Phänomene werden kurz erläutert und der Bezug zu strukturbestimmenden Parametern und Stoffeigenschaften hergestellt. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 15 b. Elektroanalytische Chemie (Dr. Ratke) Der Kurs richtet sich an Studierende (M.Sc.) und Promovierende der Chemie. Er beinhaltet Analysemethoden der Elektrochemie. Neben grundlegenden theoretischen und praktischen Aspekten der Elektrochemie werden die „klassischen“ (u.a. Potentiometrie, Cyclovoltammetrie, Polarographie) und auch weniger gängige Methoden (z.B. Rasterelektrochemische Mikroskopie) behandelt. c. Werkstofftechnologien Ausgehend von der Beschreibung des inneren Aufbaus werden auch die physikalischen, metallurgischen und chemischen Einflüsse hierauf untersucht. Dazu werden die Prinzipien der Thermodynamik und der Reaktionskinetik herangezogen. Die wesentlichen betrachteten Eigenschaften umfassen die Festigkeit, die elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie magnetische Eigenschaften. Darüber hinaus wird noch ein kurzer Einblick in die elektrochemischen Grundlagen der Korrosion gegeben. Die grobe Gliederung: Einführung Der Aufbau der Werkstoffe, vom Atom bis zum Bauteil, incl. Gitterfehler Thermodynamik und Kinetik von Umwandlungen, einschließlich Diffusion Gefüge und Eigenschaften Eisen- und Stahlwerkstoffe Nichteisenmetalle Technische Eigenschaften und Festigkeit Moderne Fertigungsverfahren Elektrochemie d. Biobrennstoffzelle (Dr. Kerzenmacher) In der Vorlesung wird eine Einführung in elektrochemische Energiewandler und speziell in bioelektrochemische Systeme gegeben. Behandelt werden schwerpunktmäßig die Punkte theoretischer Hintergrund und Funktions-Prinzipien, Design, Anwendungsbeispiele, und Methoden zur Charakterisierung. e. Physikalische Chemie der Kolloide (Prof. Bartsch) Übersicht über kolloidale Systeme, Wechselwirkungen und Kolloidstabilität, elektrostatische Stabilisierung und DLVO-Potential, sterische Stabilisierung und Polymere an Partikeloberflächen, Phasenverhalten kolloidaler Dispersionen, Einfluss von Partikelwechselwirkungen. f. Anorganische Chemie II Die Vorlesung behandelt die Chemie der metallischen Elemente geordnet nach den Gruppen des Periodensystems. Aufbauend auf die Veranstaltung a des Moduls AAC im WS werden die dort eingeführten grundlegenden Prinzipen und Konzepte zur Erklärung von Struktur, Stabilität und Reaktivität der Verbindungen bei ausgewählten Stoffklassen vertieft sowie Eigenschaften und Bedeutung der jeweiligen Elemente und deren Verbindungen für die Technik sowie großtechnische Synthesen behandelt. Das Stoffgebiet umfasst die Chemie der Alkalimetalle, Erdalakalimetalle, Triele (Al, Ga, In, Tl), Tetrele (Si, Ge, Sn, Pb), der schweren Pentele (As, Sb, Bi), der Lanthanoide und Actinoide sowie der Übergangsmetalle (Gruppen 3-12). Die angewandten und vertieften Prinzipien und Konzepte beinhalten u. a.: Bändermodell für Halbleiter/Metalle, chemische Bindung in Festkörpern, dichteste Packungen, Zintl-Konzept, Kristallfeldtheorie, Magnetochemie, elektronische Übergänge und Spektroskopie. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 16 g. Organische Chemie II: Anschließend an die OC I Vorlesung werden weitere wichtige Substanzklassen der Chemie (z. B. Carbonyl-, CarboxylVerbindungen, Zucker und Aminosäuren) eingeführt und erläutert. h. Physikalische Chemie Ia In der Vorlesung werden grundlegende Begriffe wie Eigenschaften von Gasen, „flüssigen und festen Stoffe“, Aggregatzustände, Phasen, die Hauptsätze der Thermodynamik, Entropie, freie Energie und freie Enthalpie, chemisches Potential, chemisches Gleichgewicht, Phasengleichgewichte, osmotischer Druck, thermodynamische Beschreibung realer Mischphasen, Aktivität und Aktivitätskoeffizient, Dampfdruckdiagramme, Schmelzdiagramme, Reaktionskinetik, Reaktionsordnung und Reaktionsmechanismus, Adsorption und heterogene Katalyse, Diffusion vermittelt. Studien- und Prüfungsleistungen/ exams PL: Die in den belegten Lehrveranstaltungen zu erbringenden Prüfungsleistungen gelten als unselbständige Teile der Modulabschlussprüfung für das jeweilige Modul. Die Note der Modulabschlussprüfung errechnet sich als der nach ECTS-Punkten gewichtete Durchschnitt der Noten dieser Prüfungsteile. Die jeweiligen Prüfungsmodalitäten sind von den Dozenten der jeweiligen Veranstaltung festgelegt. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 17 Modul/module Ringvorlesung Methoden der Materialwissenschaften Fach/department: Institut für Mikrosystemtechnik Empfohlenes Semester/ 2. FS 3 ECTS CP recommended semester: Lehrveranstaltungen/units Ringvorlesung Methoden der Materialwissenschaften (3 ECTS) Lehrform/ Type VL Kontaktzeit/ Workload contact 45 h Selbststudium/ Workload self-study 45 h P/ WP SWS P 3 Modulverantwortlicher / responsible person Prof. Wilde Dozenten/teachers Aus Mikrosystemtechnik und Fraunhofer-Instituten Turnus/rotation Jedes SS Sprache/language Deutsch und Englisch Voraussetzungen/ requirements Materialwissenschaftliche Grundvorlesung, Grundverständnis der Werkstoffwissenschaftlichen Prinzipien Lernziele/goals Erwerb von Wissen über die wichtigsten Eigenschaften und Phänomene der Funktionswerkstoffe. Zusammenhänge zwischen theoretischen Modellvorstellungen, Herstellverfahren und Charakterisierungsmethoden von Metallen, Keramiken, Polymeren und KompositWerkstoffen sollen verstanden sein und analysiert werden können. Lehrinhalt/contents Die Ringvorlesung wird von Lehrstühlen des IMTEK durchgeführt. Das Ziel der Veranstaltung ist die Vermittlung von Wissen über die Hauptgruppen von Funktionswerkstoffen, aktuelle Methoden in der Forschung zur Herstellung und Charakterisierung elektromechanischer, bionischer und chemischer Funktionsmaterialien, mit dem Fokus auf der Anwendung als Sensorsystem. Folgende IMTEKLehrstühle sind an der Veranstaltung beteiligt: Buse, Karsten, Optische Systeme (Fraunhofer IPM) Eberl, Christoph, Mikro- und Werkstoffmechanik (Fraunhofer IWM) Stefan Glunz, Fraunhofer ISE Hanemann, Thomas, Werkstoffprozesstechnik Paul, Oliver, Materialien der Mikrosystemtechnik Reindl, Leonhard, Elektrische Mess- und Prüfverfahren Müller, Claas, Prozesstechnologie Rohrbach, Alexander, Bio- und Nanophotonik Rühe, Jürgen, Chemie und Physik von Grenzflächen Stieglitz, Thomas, Biomedizinische Mikrotechnik Urban, Gerald, Sensoren Wallrabe, Ulrike, Mikroaktorik Wilde, Jürgen, Aufbau- und Verbindungstechnik Peter, Konstruktion von Mikrosystemen Wöllenstein, Jürgen, Gassensoren (Fraunhofer IPM) Zacharias, Margit, Nanotechnologie 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 18 Studien- und Prüfungsleistungen/ exams SL Die Studienleistung wird anhand einer mündlichen Prüfung geprüft. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 19 Modul/module Methoden und Konzepte Fach/department: Empfohlenes Semester/ 1. 3. FS 9 ECTS CP recommended semester: Lehrveranstaltungen/units Lehrform/ Type Kontaktzeit/ Workload contact Organische Funktionsmaterialien: vom LCD zu molekularen Schaltkreisen (2 ECTS) VL 30 h Analytik von Mikrosystemen (3 ECTS) VL 45 h Angewandte Festkörperchemie (2 ECTS) VL Selbststudium/ Workload self-study P/ WP SWS Wahlpflicht: Alle Lehrveranstaltungen aus dem Wahlpflichtbereich und der anderen beiden Schwerpunktmodule dieses Masterstudienganges. Spezialvorlesungen und Praktika entsprechend der aktuell via LSF angebotenen Lehrveranstaltungen. Spezialvorlesungen und Praktika (auch ausserhalb der Universität Freiburg/Université de Strasbourg) in Absprache mit dem Modulverantwortlichen. Besonderer Hinweis: Photovoltaische Energiekonversion (3 ECTS) Biofunctional Materials – for medical microsystems and healthcare (3 ECTS) WP 2 45 h P 2 15 h 30 h P 1 VL + Üb 45 h 75 h WP 3 VL 28 h 32 h P 2 Modulverantwortlicher /responsible person Studiengangleitung Dozenten/teachers Diverse Dozenten und Praktikumsleiter Turnus/rotation Jedes Semester Sprache/language Englisch/Deutsch/International Voraussetzungen/ requirements keine Lernziele/goals Die Studierenden lernen verschiedene Methoden und Konzeptentwürfe kennen und können verschiedene Messgeräte selbstständig bedienen und die Ergebnisse auswerten. Lehrinhalt/contents Vorbereitung und Einarbeitung in andere Themenbereiche außerhalb des Curriculums. Studien- und Prüfungsleistungen/ exams SL: in Absprache mit dem Betreuer der Methoden und Konzepte oder dem Modulverantwortlichen. Die Obergrenze für Lehrveranstaltungen dieses Moduls ist bei 4 ECTS Punkten. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 20 Sprachkurse können mit max. 4 ECTS Punkten angerechnet werden. Studienleistungen aus vorherigen M.Sc. Studiengängen können angerechnet werden. Verbindliche Vorlesungen: Angewandte Festkörperchemie Analytik von Mikrosystemen Zudem 10 ECTS zur freien Wahl aus den Master Vorlesungen des MSC für Chemie und der Material und Prozessbezogenen „Concentration Areas“ seitens des IMTEKs, nach Absprache mit einem Mentor. Angewandte Festkörperchemie (2 ECTS) Entsprechend der technischen Verwendung als z.B. Supraleiter, Magnetika, Thermoelektrika, Magnetokalorika, Dielektrika, Leuchtstoffe, Halbleiter, Ionenleiter, Hochtemperaturwerkstoffe, werden die typischen Verbindungsklassen, StrukturEigenschaftsrelationen, Marktvolumina, Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit diskutiert. Analytik von Mikrosystemen (3 ECTS) Die Techniken, die in der Vorlesung behandelt werden, sind in drei Hauptgruppen unterteilt, die Abbildung von Oberflächen (Elektronen Mikroskopie, Rastersonden Techniken), chemische Analysen (XPS, SIMS, FTIR) der Erfassung der Zusammensetzung von Oberflächen und Methoden zur Bestimmung von Schichtdicken (Ellipsometrie, XRR, Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie). Allgemeine Themen wie Haftung, Benetzung und Adsorption werden gemeinsam mit den vorgestellten Techniken behandelt. Photovoltaische Energiekonversion (3 ECTS) Neben den physikalischen Grundlagen der Photovoltaik werden detailliert die Technologien, die zur Herstellung von Solarzellen benötigt werden, diskutiert. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Silicium-Solarzelle, da derzeit ca. 80% aller Solarzellen aus kristallinem Silicium hergestellt werden. Ergänzend gibt es Ausblicke in die Entwicklung neuartiger Solarzellenkonzepte wie Konzentratorphotovoltaik, Dünnschicht-, Polymer- und Farbstoffsolarzellen. Inhalt: 1. Die Solarzelle als beleuchtete Halbleiterdiode 2. Thermodynamik der idealen Solarzelle, maximale Wirkungsgrade 3. Lichtabsorption in Halbleitern, elektronische Rekombinationen 4. Der p-n-Übergang, Ladungsträgertransportvorgänge in Halbleitern 5. Siliziumsolarzellen auf Waferbasis 6. Material- und Scheibengewinnung für kristalline Si-Solarzellen 7. Dünne kristalline Si-Solarzellen 8. Dünnschichtsolarzellen aus amorphem Silizium, CIS und CdTe 9. Tandemsolarzellen, monolithische Strukturen aus III/V Materialien 10. Farbstoffsensibilisierte und organische Solarzellen 11. Thermophotovoltaik - Photovoltaische Konversion von IRStrahlung 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 21 Biofunctional Materials – for medical microsystems and healthcare (3 ECTS) Participants will gain deeper insight into the fundamental biofunctionalization techniques used for medical implants at present as well as insight into where the research frontier stands within a range of application fields. Participants will be able to examine the potential of new technologies in this field and critically discuss which challenges that have to be met before technologies are transferred from basic research into clinical application. The topics are presented in seminar form and oriented around examples of existing biomedical applications where tailored materials functionality is essential e.g. cardiovascular devices, dental implants, catheters, tissue engineering scaffolds and neural interfaces. Fundamental knowledge in terminology, as well as the basics of the biological interaction with implanted surfaces (foreign body response) will be given in the initial seminars. The seminars are a combination of traditional lectures (80%) and discussions (20%). The students are expected to take active part in the discussions which will be based on homework assignments to be prepared before the seminar. The preparations will be evaluated in a combination of oral and written assignments. For each example application the following questions will be in focus: The purpose(s) of functionalization for this application. The most common methods used to accomplish such functionalization. Where the field stands in terms of commercialization of such techniques in relation to where the actual research frontier stands. Which process considerations that are the most important within the given field. Which methods that should be used to evaluate the functionality. Furthermore the course addresses suitable techniques for microfabrication and sterilization related to biofunctional surfaces and materials. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 22 Modul/module Sustainability Fach/department: Empfohlenes Semester/ 1. FS und 2. FS 6 ECTS CP recommended semester: Lehrveranstaltungen/units Lehrform/ Type Kontaktzeit/ Workload contact Selbststudium/ Workload self-study P/ WP SWS a. Sustainable Materials Processing (Prof. Hiermaier, Fraunhofer Inst.) (2 ECTS) VL 30 h 30 h P 2 b. Sustainability (Prof. Lang, Uni Linz) (1 ECTS) VL 15 h 15 h P 1 P 2 c. NN (wird noch angekündigt) Modulverantwortlicher /responsible person Prof. Hiermaier Dozenten/teachers Turnus/rotation a. WS b. WS c. SS Sprache/language English/Deutsch Voraussetzungen/ requirements keine Lernziele/goals Ability to assess sustainable development concepts in an engineering framework. Lehrinhalt/contents The aim of the lecture is to introduce a framework within which a student can form critical, independent assessments of “Sustainable Developments”. With a focus on the role of materials it recognizes the complexity inherent in discussions of sustainability and shows how to deal with it in a systematic way. For that purpose the students are provided with procedures and tools, which allow them to analyze the financial, natural, human and social factors contributing to sustainable development. Within that context, the lecture addresses questions such as “How do we achieve sustainable development? How do we measure progress in achieving it? What does it mean in engineering practice? How do materials fit in?” The students will find that there is no completely “right“ answer to questions of sustainable developmentinstead, there is a thoughtful, well-researched response that recognizes the conflicting priorities of the environmental, the economic, the legal and the social aspects of a technological change. Studien- und Prüfungsleistungen/ exams schriftliche Prüfung 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 23 Modul/module Vertiefungspraktikum Fach/department: Empfohlenes Semester/ 3. FS 12 ECTS CP recommended semester: Lehrveranstaltungen/units Vertiefungspraktikum Lehrform/ Type Kontaktzeit/ Workload contact Selbststudium/ Workload self-study P/ WP Pr 135 h 225 h P SWS 9 Modulverantwortlicher /responsible person Die Dozenten der jeweiligen Fakultäten. Dozenten/teachers Die Dozenten der jeweiligen Fakultäten. Turnus/rotation Jedes Semester Sprache/language Englisch/Deutsch Voraussetzungen/ requirements Bestandene Praktika des ersten Studienjahres Lernziele/goals Ziel ist die Vertiefung der praktischen und theoretischen Fähigkeiten zur Durchführung von Untersuchungen auf Feldern mit erhöhtem wissenschaftlichem Anspruch zur persönlichen Spezialisierung, unter reduzierter Anleitung und mit begrenztem Umfang. Die zu erwerbenden Fähigkeiten umfassen die theoretische Durchdringung des Themas, die Planung eigenen Erkenntnisgewinns und dessen Auswertung und Darstellung. Lehrinhalt/contents Im Vertiefungspraktikum arbeiten die Studierenden schon weitgehend selbstständig wissenschaftlich auf einem aus den Angeboten der Fakultäten und Instituten gewählten Gebiet. Sie wenden Methoden zur Gewinnung forschungsrelevanter Informationen an. Das Vertiefungspraktikum kann in Absprache mit dem Fachbereichslehrenden in einer Forschungseinrichtung in der Industrie oder an einer anderen Universität absolviert werden. In diesem Praktikum werden auf der Grundlage der bislang erworbenen Kenntnisse komplexere Sachverhalte vermittelt und in anspruchsvolle, den aktuellen Forschungsthemen angepasste, differenzierte methodische Anwendungen eingeführt. In Hinblick auf das folgende Forschungspraktikum und die abschließende Master-arbeit wird eine solide Basis zum selbständigen wissenschaftlichen Arbeiten geschaffen. Studien- und Prüfungsleistungen/ exams PL: Protokoll, Referat, Kolloquium in Absprache mit dem Mentor und dem Betreuer der Masterarbeit 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 24 Modul/module Forschungspraktikum Fach/department: Empfohlenes Semester/ 3. FS 12 ECTS CP recommended semester: Lehrveranstaltungen/units Vertiefungspraktikum Lehrform/ Type Kontaktzeit/ Workload contact Selbststudium/ Workload self-study P/ WP Pr 135 h 225 h P SWS 9 Modulverantwortlicher /responsible person Die Dozenten der jeweiligen Fakultäten. Dozenten/teachers Die Dozenten der jeweiligen Fakultäten. Turnus/rotation Jedes Semester Sprache/language Englisch/Deutsch Voraussetzungen/ requirements Bestandene Praktika des ersten Studienjahres Lernziele/goals Die Studierenden können sich in verschiedene Bereiche der Functional Materials einarbeiten, wissenschaftliche Texte recherchieren, kritisch lesen, und verstehen. Die Studierenden können ihr Fachwissen in neuen und unvertrauten (auch multidisziplinären) Zusammenhängen auf dem Feld der Funktionsmaterialien auf eigene theoretische und praktische Untersuchungen anwenden. Sie können einen wissenschaftlichen Text zur ihren Arbeiten und Erkenntnissen formulieren. Lehrinhalt/contents Vorbereitung und Einarbeitung in das Masterthema. Das Forschungspraktikum kann in Absprache mit dem Betreuer der Masterarbeit in einer Forschungseinrichtung, in der Industrie oder an einer anderen Universität absolviert werden. Studien- und Prüfungsleistungen/ exams SL: in Absprache mit dem Mentor und dem Betreuer der Masterarbeit. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 25 Modul/module Masterarbeit Fach/department: Empfohlenes Semester/ 4. FS 30 ECTS CP recommended semester: Lehrveranstaltungen/units Masterarbeit Lehrform/ Type Kontaktzeit/ Workload contact Pr 800 h Selbststudium/ Workload self-study 100 P/ WP SWS P 15 Modulverantwortlicher /responsible person Die Dozenten der jeweiligen Fakultäten. Dozenten/teachers Die Dozenten der jeweiligen Fakultäten. Turnus/rotation Jedes Semester Sprache/language Englisch/Deutsch Voraussetzungen/ requirements Bestandene Praktika des ersten Studienjahres und bestandenes Schwerpunktmodul. Abschluss von Vertiefungs- und Forschungspraktikum. Lernziele/goals Die Studierenden können wissenschaftliche Texte kritisch lesen, verstehen und formulieren. Die Studierenden können ihr Fachwissen in neuen und unvertrauten (auch multidisziplinär) Zusammenhängen im Bereich der Functional Materials anwenden. Sie können weitgehend selbstständig moderne Methoden einsetzen und Versuche/Untersuchungen aufbauen, durchführen und dokumentieren. Lehrinhalt/contents Die Masterarbeit ist eine wissenschaftliche Arbeit, die thematisch, methodisch und inhaltlich unter Anleitung gestellt wird. Die Masterarbeit ist aus einem Fachgebiet und sollte einfach gehalten werden. Die Masterarbeit wird von zwei Referenten betreut. Ein Referent ist betreuender Professor aus der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg und ein weiterer Korreferent. Die Masterarbeit wird in der Fakultät für Chemie und Pharmazie, an der Technischen Fakultät oder an einem am Studiengang beteiligten Fraunhofer-Institut erstellt. Ausnahmen müssen über den Masterprüfungsausschuss genehmigt werden. Studien- und Prüfungsleistungen/ exams PL: schriftliche Masterarbeit in englischer oder deutscher Sprache. 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 26 2. Anhang Ansprechpartner: Studiengangsleiterin Fakultät für Chemie und Pharmazie Prof. Anna Fischer [email protected] Studiengangsleiter Fakultät für Chemie und Pharmazie Prof. Harald Hillebrecht [email protected] Studiengangsleiter Technische Fakultät Prof. Jürgen Wilde [email protected] Wissenschaftlicher Mitarbeiter: Dr. Esther Zarco Pernía E-Mail: [email protected] Studiengangkoordination Chemie Christina Kress-Metzler [email protected] Studienkoordination Technische Fakultät Ursula Epe [email protected] Und alle Dozenten des Studiengangs 10-2015 M.Sc. Sustainable Materials – Functional Materials 27