PHY212

Physik der weichen Materie

Dieses Modul gibt eine Einführung in die Physik der weichen Materie, wobei vor allem die viskoelastischen Eigenschaften solcher Materialien, deren Verhalten ausserhalb des Thermodynamischen Gleichgewichts und die experimentellen Methoden zu deren Untersuchung im Vordergrund stehen. Ein (vorläufiges), detaillierteres Inhaltsverzeichnis ist unten gegeben.

Das Modul besteht aus einer Vorlesung (3 Lektionen pro Woche) und einer Uebungsstunde pro Woche. Die Uebungen finden grob 14 tägig am Dienstag statt (2 Stunden) und bestehen aus Uebungsblättern sowie Vorträgen von Studierenden zu ausgewählten Themen. Das Modul wird mit einer mündlichen Prüfung in den Semesterferien abgeschlossen und ergibt im Total 5 ECTS.

Zeit: Mo 8:00-9:45, Di 8:00 - 9:45 

Raum: virtuell auf zoom (link auf der Titelseite der Powerpoint slides Kapitel 1)

Lernziele: Am Ende der Veranstaltung sollten Studierende folgende Fähigkeiten erworben haben:

1. Instabilitäten und Symmetriebrüche als Grundlagen von Phasenänderungen erkennen und deren Auswirkungen auf makroskopische Eigenschaften und Muster verstehen.

2. Experimentelle Methoden zur Untersuchung von weicher Materie, vor allem optischer Natur, kennen und beschreiben.

3. Diffusion als Zufallsprozess verstehen und auf verschiedene Gebiete des Transports anwenden können 

4. Einsehen wie mikroskopische Prozesse mit makroskopischem Verhalten zusammenhängen

5. Original-Literatur im Bereich der weichen Materie lesen und erklären können

Leistungsnachweis:

- mind. ein Vortrag in den Uebungsstunden gehalten, mündliche Prüfung

Literatur:

Die in der Vorlesung gezeigten Folien sowie Originalartikel zu verschiedenen Themen sind unten verfügbar.

Weitere Literatur:

- Chaikin, Lubensky:  Principles of condensed matter physics, Cambridge

- Sackmann, Merkel: Biophysik,  Wiley

- Nelson: Biological Physics, Freeman, 2008

- Boal: Mechanics of the Cell, Cambridge, 2003

- Breckow, Greinert: Biophysik,  de Gruyter, 1994

Zeitplan (in Semesterwochen):

Woche 1: Einführung, organisatorisches, Kristalle, Quasikristalle

Woche 2: Flüssigkristalle, Defekte 

Woche 3: Phasenübergänge

Woche 4: Elastizität und Viskoelastizität 

Woche 5: Viskoelastizität und (Bio)polymerphysik

Woche 6: Thermodynamik und statistische Mechanik / Nicht-Gleichgewicht

Woche 7: Populationsdynamik,

Woche 8: Epidemiologie

Woche 9: Feigenbaum Szenario, Fraktale

Woche 10: Fraktale, Granulare Medien

Woche 11: Konvektion

Woche 12: Konvektion

Woche 13: Taylor-Couette Strömung, Instabilitäten, 

Woche 14: Musterbildung, Turing 

Podcasts: finden Sie hier

In der Vorlesung gezeigte Powerpoint Folien und Notizen: 

PowerPoint Folien (PDF, 3 MB) Kapitel 1 (Intro/Elastizität) (Version 01.02.21)

Folien Kapitel 2 (PDF, 5 MB) (Viskoelastizität) (Version 01.02.21)

Folien Kapitel 3 (PDF, 721 KB) (Thermodynamik/ Nicht Gleichgewicht) (Version 01.02.21)

Folien Kapitel 4 (PDF, 2 MB) (Populationsdynamik / Fraktale /Granulare Medien) (Version 01.02.21)

Folien Kapitel 5 (PDF, 4 MB) (Konvektion /Taylor-Couette) (Version 01.02.21)

Folien Kapitel 6 (PDF, 3 MB) (Musterbildung) (Version 01.02.21)

Woche 1 Stunden 1 und 2 (PDF, 511 KB)

Woche 1 Stunden 3 und 4 (PDF, 367 KB)

Woche 2 Stunden 1 und 2 (PDF, 323 KB)

Woche 2 Stunden 3 und 4 (PDF, 1 MB)

Woche 3 Stunden 1 und 2 (PDF, 885 KB)

Woche 4 Stunden 1 und 2 (PDF, 1 MB)

Woche 4 Stunden 3 und 4 (PDF, 974 KB)

Woche 5 Stunden 1 und 2 (PDF, 1 MB)

Woche 6 Stunden 1 und 2 (PDF, 626 KB)

Woche 7 Stunden 1 und 2 (PDF, 933 KB)

Woche 7 Stunden 3 und 4 (PDF, 1 MB)

Woche 8 Stunden 1 und 2 (PDF, 1 MB)

Woche 9 Stunden 1 und 2 (PDF, 578 KB)

Woche 10 Stunden 1 und 2 (PDF, 439 KB)

Woche 10 Stunden 3 und 4 (PDF, 1 MB)

Woche 11 Stunden 1 und 2 (PDF, 1 MB)

Woche 12 Stunden 1 und 2 (PDF, 2 MB)

Woche 13 Stunden 1 und 2 (PDF, 1023 KB)

Woche 14 Stunden 1 und 2 (PDF, 1 MB)

Woche 14 Stunden 3 und 4 (PDF, 686 KB)

Uebungsblätter

Blatt 1 (PDF, 82 KB)

Blatt 2 (PDF, 115 KB)

Blatt 3 (PDF, 128 KB)

Papers zur Diskussion während der Vorlesung:

More is different (PDF, 1 MB)

Brown'sche Bewegung (PDF, 716 KB)

Diffusing Wave Spectroscopy (PDF, 513 KB)

Superresolution Mikroskopie (PDF, 4 MB)

Kolloid-Kristalle (PDF, 590 KB)

Depletion Force (PDF, 4 MB)

2-dimensionales Schmelzen (PDF, 604 KB)