IFB - Veranstaltung Nr. 11.637
Zeit: |
02.-04. Juni 2004 (Mi. - Fr. in der Pfingstwoche) |
Ort: |
Fachbereich Physik der TU Kaiserslautern, Bau 46 |
Organisationsform: |
3-tägige Fortbildung mit Praktikum |
Teilnehmer: |
Physiklehrerinnen und Physiklehrer der Sek. II |
IFB-Referent: |
Dr. W. Böhm / IFB Speyer |
Leitung: |
StR Dr. B. Eckert, Prof. Dr. H. J. Jodl / FB Physik, TU Kaiserslautern |
Primäres Ziel dieser Reihe (Moderne Physik) ist es, in aktuelle Teilgebiete moderner Physik einen Einblick in den momentanen Stand der Forschung zu geben; dabei werden zwei neu eingerichtete Forschungsgruppen vorgestellt: AG Aeschlimann und AG Ziegler.
Seit der Postulierung der kleinsten nichtteilbaren Einheit, dem Atom, ist es ein Wunschtraum vieler Naturwissenschaftler, die Atome und deren Anordnung auf einer Festkörperoberfläche wirklich sehen zu können. Die Unschärferelation verhindert aber, dass man mit dem Lichtmikroskop eine Auflösung unterhalb von einem halben Mikrometer erreicht, während Atome nur einen halben Nanometer groß sind. Heutzutage kann man mit Transmissionselektronenmikroskopen Auflösungen weit unterhalb der Dimension von einer atomaren Einheit erreichen. Diese Technik ist aber sehr teuer und aufwendig. Mit dem Rastertunnelmikroskop (STM) kann man dagegen technisch relativ einfach auf leitenden Oberflächen die atomare Anordnung sichtbar machen. Weitere revolutionäre Rastersondenmikrokopieverfahren wie das Rasterkraftmikroskop erlauben es heute, auch nichtleitende, also z. B. biologische oder keramische Proben atomar abzubilden. Diese Methoden ermöglichen, aus der Makrowelt bekannte Phänomene wie z. B. Haftung, Reibung oder Magnetismus auf atomarer Skala zu studieren mit faszinierenden Folgen für das wissenschaftliche Verständnis, aber auch für die technische Realisierung von immer kleiner werdenden Bauelementen, Werkzeugen oder Maschinen.
In diesem Kurs werden verschiedene Methoden vorgestellt und über deren Vor- und Nachteile diskutiert. Hilfen für die thematische Umsetzung im Unterricht werden vorgestellt. Den Teilnehmern wird auch die Möglichkeit geboten, die Geräte zu besichtigen und selbst an solchen Mikroskopen zu arbeiten.
Besonderer Service:
Links zum Thema ins Internet:
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Gold-Atome bei wenigen Kelvin auf einer Glas-Oberfläche, aufgenommen mit einem Rastertunnelmikroskop bei einer atomaren Auflösung von 1.8 nm x 1.8 nm (Quelle: Omicron). |
This STM image shows the direct observation of standing-wave patterns in the local density of states of the Cu(111) surface. These spatial oscillations are quantum-mechanical interference patterns caused by scattering of the two-dimensional electron gas off the Fe adatoms and point defects. (Quelle: STM Gallery of IBM Almaden Research Center) |
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Pushed around: Researchers slid a single molecule of TBPP (above) across a copper surface and detected its internal motions (Quelle: Physical Review Focus, Phys. Rev. Lett. 87, 088302 (2001)). |
Programm (Stand: 27. Mai 2004)
Ort: TU Kaiserslautern, Fachbereich Physik (Bau 46), Raum 387-388
1. Tag: Mi 02.06. |
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930 - 945 |
Begrüßung, Formales |
(Jodl, Eckert) |
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945-1045 |
1. Einführung: Mikroskopische Methoden
mit atomarer Auflösung |
(Bauer)* |
1045 - 1100 |
Pause |
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1100 - 1230 |
2. Einführung in das Atomic Force Microscope (AFM) (Vorschau * § pdf 4,6 MB !) |
(Ziegler) |
1230 - 1330 |
Mittagessen |
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1330 - 1500 |
3. Einführung in das Scanning
Tunneling Microscope (STM) |
(Bauer)* |
1500 - 1515 |
Pause |
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5. Laborkurse (1. Runde) |
(Mitarbeiter der AGs) |
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2. Tag: Do 03.06. |
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900 – 1000 |
6. Einführung
in das Scanning Near-Field Optical Microscope (SNOM)
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(Bauer) |
1000 – 1015 |
Pause |
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7. Laborkurse (2.
Runde) |
(Mitarbeiter der AGs) |
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Mittagessen |
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8. Laborkurse (3. Runde) |
(Mitarbeiter der AGs) |
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Pause |
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9. Laborkurse (4. Runde) |
(Mitarbeiter der AGs) |
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3. Tag: Fr 04.06. |
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900 – 1030 |
10. Bezug zum Physikunterricht
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(Eckert) |
1030 - 1045 |
Pause |
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1045 - 1115 |
11. Allgemeine Fragen und Diskussion zum Thema "Atome sehen" |
(Aeschlimann) |
1115 – 1300 |
12. Abschlussdiskussion |
(Jodl, Eckert) |
*
Die in den Vorträgen integrierten Links und Medien funktionieren
nur in der CD-Version, nicht in der Vorschau!
§
Aus lizenzrechtlichen Gründen können diese Vorträge zum
Download leider nicht mehr bereitgestellt werden.
* Vertretung für Herrn
Aeschlimann, der am Mittwoch dienstlich verhindert ist.
Laborkurse: a) STM,
Ausleihgeräte (AG Aeschlimann: Sept, Mering, Raum 46/308 (Demopraktikum))
b)
AFM, SNOM (AG Ziegler: Schwender, Dautermann, Raum 56/268)
c)
SEM (AG Schmoranzer/Ehresmann: Engel, Raum 46/151)
d)
TEM (IFOS: Brodyanski, Raum 56/365)
Leitung: |
Prof. Dr. H. J. Jodl |
Referenten: |
Prof. Dr. M.
Aeschliman |
Leiter Laborkurse: |
Dr. A. Brodyanski (IFOS) |
Technische Betreuung: |
(H. Sept, H. Hick sowie weitere Mitarbeiter der AGs Aeschlimann, Ziegler und Jodl) |