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 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 6 ECTS.

Zeit: Mo, Di 8:20 - 10:00 (10 Min Pause)

Raum: 36 K 08

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: Thermodynamik und statistische Mechanik 

Woche 6: Nicht-Gleichgewichts-Thermodynamik

Woche 7: Populationsdynamik

Woche 8: Feigenbaum Szenario, Fraktale

Woche 9: Fraktale, Granulare Medien, Konvektion

Woche 10: Konvektion

Woche 11: Taylor-Couette Strömung, Instabilitäten, 

Woche 12: Musterbildung, Turing

Woche 13: (Bio-)Polymerphysik   

Woche 14: Mikroskopie, Fluoreszenz

In der Vorlesung gezeigte Powerpoint Folien und Notizen: 

PowerPoint Folien (PPTX, 144164 KB)

Woche 1 Stunden 1 und 2 (PDF, 1213 KB)

Woche 2 Stunden 1 und 2 (PDF, 1193 KB)

Woche 2 Stunden 3 und 4 (PDF, 971 KB)

Woche 3 Stunden 1 und 2 (PDF, 1913 KB)

Woche 4 Stunden 1 und 2 (PDF, 1589 KB)

Woche 4 Stunden 3 und 4 (PDF, 1415 KB)

Woche 5 Stunden 1 und 2 (PDF, 2756 KB)

Woche 6 Stunden 1 und 2 (PDF, 1566 KB)

Woche 6 Stunden 3 und 4 (PDF, 1424 KB)

Woche 7 Stunden 1 und 2 (PDF, 1562 KB)

Woche 8 Stunden 1 und 2 (PDF, 1190 KB)

Woche 9 Stunden 1 und 2 (PDF, 809 KB)

Woche 9 Stunden 3 und 4 (PDF, 2445 KB)

Uebungsblätter

Blatt 1 (PDF, 68 KB)

Blatt 2 (PDF, 97 KB)

Blatt 3 (PDF, 95 KB)

Blatt 4 (PDF, 111 KB)

Papers zur Diskussion während der Vorlesung:

More is different (PDF, 1134 KB)

Brown'sche Bewegung (PDF, 716 KB)

Diffusing Wave Spectroscopy (PDF, 513 KB)

Superresolution Mikroskopie (PDF, 4607 KB)

Kolloid-Kristalle (PDF, 590 KB)

Depletion Force (PDF, 4325 KB)

2-dimensionales Schmelzen (PDF, 604 KB)