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Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science) >>

Selbstorganisationsprozesse (SOP)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Self-organization Processes)
(Prüfungsordnungsmodul: Wahlpflichtmodule Simulation granularer und molekularer Systeme)

Modulverantwortliche/r: Michael Engel
Lehrende: Michael Engel, Nicolas Vogel, Robin N. Klupp Taylor


Startsemester: SS 2018Dauer: 1 SemesterTurnus: jährlich (SS)
Präsenzzeit: 45 Std.Eigenstudium: 105 Std.Sprache: Deutsch oder Englisch

Lehrveranstaltungen:


Inhalt:

Structure formation with elementary building blocks in molecular, particulate, soft, and biological systems. Theoretical aspects, experimental realizations, and applications are discussed.
1. Theory 1 (introduction): the idea of building blocks, thermodynamic principles
2. Theory 2 (continuum): spinodal decomposition, reaction diffusion, phase field model, feedback
3. Theory 3 (particles): entropy maximization, interface minimization
4. Molecules 1 (basics): molecular interactions, role of shape
5. Molecules 2 (liquid crystals): topological order, defects
6. Molecules 3 (interfaces): surfactants, micelles, emulsions, foams, vesicles
7. Molecules 4 (beyond): block copolymers, membranes, proteins, metal organic frameworks
8. Colloids 1 (isotropic particles): interaction forces, depletion, hydrophobic(-philic)
9. Colloids 2 (directed assembly): diffusion-limited aggregation, printing, coffee stain effect
10. Colloids 3 (anisotropic particles): nanoparticles, patchy particles, ligands, directionality
11. Colloids 4 (properties): surface functionalization, plasmonics, filtration, catalysis, mechanical
12. Bioinspired 1 (dynamic self-assembly): active matter, bacteria, swarms, robots
13. Bioinspired 2 (design): programmable assembly, DNA nanotechnology, inverse problems

Lernziele und Kompetenzen:

The students
• describe complex self-organization processes with the help of simple model systems
• apply this knowledge to physical, chemical, and bioinspired systems
• develop an advanced understanding of the self-organization of (macro)molecules and colloids
• understand processes to direct and influence self-organization processes
• judge the relevance of self-organization for the processing and synthesis of materials
• gain insight into current research in the field of the lecture

Literatur:

[1] Ian W. Hamley, “Introduction to Soft Matter: Synthetic and Biological Self-Assembling Materials”, Wiley, 2007.
[2] Yoon S. Lee, „Self-Assembly and Nanotechnology Systems”, Wiley, 2011.
[3] Scott Camazine, Jean-Louis Deneubourg, Nigel R. Franks, „Self-Organization in Biological Systems“, Princeton University Press, 2003.
[4] John A. Pelesko, „Self Assembly: The Science of Things That Put Themselves Together“, Chapman and Hall/CRC, 2007.
[5] Jacob N. Israelachvili, „Intermolecular and Surface Forces”, Academic Press, 2011.


Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

  1. Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science)
    (Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science) | Vertiefung C | Vertiefungsmodulgruppe Simulation granularer und molekularer Systeme | Wahlpflichtmodule Simulation granularer und molekularer Systeme)
  2. Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science)
    (Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science) | Vertiefung D | Vertiefungsmodulgruppe Simulation granularer und molekularer Systeme | Wahlpflichtmodule Simulation granularer und molekularer Systeme)
Dieses Modul ist daneben auch in den Studienfächern "Chemie- und Bioingenieurwesen (Master of Science)", "Life Science Engineering (Master of Science)" verwendbar. Details

Studien-/Prüfungsleistungen:

Selbstorganisationsprozesse (Prüfungsnummer: 51001)

(englischer Titel: Self-organization Processes)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 5 ECTS
Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
Prüfungssprache: Deutsch oder Englisch

Erstablegung: SS 2018, 1. Wdh.: WS 2018/2019
1. Prüfer: Engel/Klupp Taylor/Vogel

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