Weiche Materialien

Inhalt Die Vorlesung stellt eine Einführung in den Aufbau und die physikalischen und chemischen Eigenschaften der weichen Materie mit einem Fokus auf biologische und biogene Materialien. Unter weicher Materie (englisch soft condensed matter oder soft matter) versteht man Materie, die durch kleine Kräfte deformiert oder strukturell verändert werden kann. Mit kleinen Kräften sind hierbei Kräfte gemeint, wie sie auch durch thermische Fluktuationen auftreten können. In der Vorlesung werden also Materialien thematisiert, deren Verhalten durch die statistische Thermodynamik bestimmt wird. Nach einer kurzen Einführung in die statistische Thermodynamik werden verschiedene relevante Materialsysteme und Analysemethoden vorgestellt und diskutiert. Außerdem werden grundlegende biophysikalischen Eigenschaften von Biopolymeren, Zellmembranen und Zellen gezeigt. Themen Einführung / Chemische Bindung; Wärme Arbeit Entropie; Oberflächenspannung; Tenside / Zellmembranen; Kolloidsuspensionen; Biomineralisation; Polymere; Self Assembly; Flüssigkristalle Lernziele Die Studierenden können die Rolle der Entropie/Statistik für Transport- und Ordnungsprozesse anhand von ausgewählten Beispielen erklären (z.B. Lösung von Salzen in Wasser, Diffusion, Osmose, Wassertransport in Pflanzen, entropische Kräfte, Selbstorganisation von Lipid-Membranen). Dadurch sind sie in der Lage fundamentale Transportprozesse in biologischen Zellen, Pflanzen zu verstehen und auf technische Lab-on-a-Chip-Systemen zu übertragen. Die Studierenden können grundlegende Eigenschaften von Suspensionen und Emulsionen erläutern und sind in der Lage die Selbstorganisation von Zellmembranen zu erklären. Die Studierenden haben einen Überblick über das Themengebiet "weiche Materie" und kennen die wichtigsten Materialklassen und Analysemethoden