Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2012
Mikro- und Nanosysteme Master | ||||||
Kernfächer | ||||||
Empfohlene Kernfächer | ||||||
Devices and Systems | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
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151-0172-00L | Devices and Systems | W | 5 KP | 4G | C. Hierold, A. Hierlemann | |
Kurzbeschreibung | The students are introduced to the fundamentals and physics of microelectronic devices as well as to microsystems in general (MEMS). They will be able to apply this knowledge for system research and development and to assess and apply principles, concepts and methods from a broad range of technical and scientific disciplines for innovative products. | |||||
Lernziel | The students are introduced to the fundamentals and physics of microelectronic devices as well as to microsystems in general (MEMS), basic electronic circuits for sensors, RF-MEMS, chemical microsystems, BioMEMS and microfluidics, magnetic sensors and optical devices, and in particular to the concepts of Nanosystems (focus on carbon nanotubes), based on the respective state-of-research in the field. They will be able to apply this knowledge for system research and development and to assess and apply principles, concepts and methods from a broad range of technical and scientific disciplines for innovative products. | |||||
Inhalt | Introduction to semiconductors, MOSFET transistors Basic electronic circuits for sensors and microsystems Transducer Fundamentals Chemical sensors and biosensors, microfluidics and bioMEMS RF MEMS Magnetic Sensors, optical Devices Nanosystem concepts | |||||
Skript | handouts | |||||
227-0662-00L | Organic and Nanostructured Optics and Electronics | W | 6 KP | 4G | V. Wood | |
Kurzbeschreibung | This course examines the optical and electronic properties of excitonic materials that can be leveraged to create thin-film lasers, light emitting devices, solar cells, and transistors. Laboratory sessions will provide students with experience in fabrication and characterization of devices with organic thin film active layers. | |||||
Lernziel | Gain the knowledge and practical experience to begin research with organic or nanostructured materials and understand the key challenges in this rapidly emerging field. | |||||
Inhalt | Excitonic Materials (organic molecules, polymers, colloidal quantum dots, and nanowires). Energy Levels and Excited States (phonon interactions, singlet and triplet states, optical absorption, luminescence, and lasing). Polaronic and Excitonic Processes (charge transport, Dexter and Förster energy transfer, and exciton diffusion). Devices (photodetectors, photovoltaics, light emitting devices, transistors, and memory cells). | |||||
Literatur | Lecture notes and reading assignments from current literature to be posted on website. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Graded Work: 6 homework assignments 15 minute final presentation | |||||
Energy Conversion and Quantum Phenomena | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
151-0060-00L | Thermodynamics and Energy Conversion in Micro- and Nanoscale Technologies | W | 4 KP | 2V + 2U | D. Poulikakos, H. Eghlidi, M. K. Tiwari | |
Kurzbeschreibung | The lecture deals with both: the thermodynamics in nano- and microscale systems and the thermodynamics of ultra fast phenomena. Typical areas of applications are microelectronics manufacturing and cooling, laser technology, manufacturing of novel materials and coatings, surface technologies, wetting phenomena and related technologies, and micro- and nanosystems and devices. | |||||
Lernziel | The student will be able to thermodynamically optimize micro- and nanotechnologies for manufacturing of chips, sensors, or microfluidic devices. | |||||
Inhalt | Thermodynamic aspects of intermolecular forces, Molecular dynamics; Interfacial phenomena; Surface tension; Wettability and contact angle; Wettability of Micro/Nanoscale textured surfaces: superhydrophobicity and superhydrophilicity Physics of micro- and nanofluidics Small scale heat transport: Phonons and Electrons; Thermoelectrics using nanostructured materials Principles of optics; Plasmonics: principles and applications; Optical methods: imaging and spectroscopy at micro- and nanoscale | |||||
Skript | yes | |||||
529-0431-00L | Physikalische Chemie III: Molekulare Quantenmechanik | W | 4 KP | 4G | B. H. Meier, M. Ernst | |
Kurzbeschreibung | Postulate der Quantenmechanik, Operatorenalgebra, Schrödingergleichung, Zustandsfunktionen und Erwartungswerte, Matrixdarstellung von Operatoren, das Teilchen im Kasten, Tunnelprozess, harmonische Oszillator, molekulare Schwingungen, Drehimpuls und Spin, verallgemeinertes Pauli Prinzip, Störungstheorie, Variationsprinzip, elektronische Struktur von Atomen und Molekülen, Born-Oppenheimer Näherung. | |||||
Lernziel | Es handelt sich um eine erste Grundvorlesung in Quantenmechanik. Die Vorlesung beginnt mit einem Überblick über die grundlegenden Konzepte der Quantenmechanik und führt den mathematischen Formalismus ein. Im Folgenden werden die Postulate und Theoreme der Quantenmechanik im Kontext der experimentellen und rechnerischen Ermittlung von physikalischen Grössen diskutiert. Die Vorlesung vermittelt die notwendigen Werkzeuge für das Verständnis der elementaren Quantenphänomenen in Atomen und Molekülen. | |||||
Inhalt | Postulate und Theoreme der Quantenmechanik: Operatorenalgebra, Schrödingergleichung, Zustandsfunktionen und Erwartungswerte. Lineare Bewegungen: Das freie Teilchen, das Teilchen im Kasten, quantenmechanisches Tunneln, der harmonische Oszillator und molekulare Schwingungen. Drehimpulse: Spin- und Bahnbewegungen, molekulare Rotationen. Elektronische Struktur von Atomen und Molekülen: Pauli-Prinzip, Drehimpulskopplung, Born-Oppenheimer Näherung. Grundlagen der Variations- und Störungtheorie. Behandlung grösserer Systeme (Festkörper, Nanostrukturen). | |||||
402-0596-00L | Elektronentransport durch Nanostrukturen | W | 6 KP | 2V + 1U | T. M. Ihn | |
Kurzbeschreibung | Die Vorlesung diskutiert grundlegende Quantenphänomene des Elektronentransports in Nanostrukturen: Drudetheorie, Landauer-Büttiker Theorie, Leitwertquantisierung, Aharonov-Bohm Effekt, schwache Lokalisierung/Antilokalisierung, Schrotrauschen, den integralen und fraktionalen Quantenhalleffekt, Tunneltransport, Coulomb Blockade, kohärente Manipulation von Ladungs- und Spin-Qubits. | |||||
Lernziel | ||||||
Skript | Die Vorlesung basiert auf dem Buch: T. Ihn, Semiconductor Nanostructures: Quantum States and Electronic Transport, ISBN 978-0-19-953442-5, Oxford University Press, 2010. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Solide Grundkenntnisse in Quantenmechanik, Elektrostatik, Quantenstatistik und in Festkörperphysik werden vorausgesetzt. Studierende des Master in Micro- and Nanosystems sollten mindestens die Vorlesung von David Norris, Introduction to quantum mechanics for engineers gehört haben, und die Prüfung zur Vorlesung Halbleiter Nanostrukturen erfolgreich absolviert haben. Unterrichtssprache ist Englisch | |||||
Material, Surfaces and Properties | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
151-0902-00L | Micro- and Nanoparticle Technology | W | 6 KP | 2V + 2U | K. Wegner, R. Büchel, G. Sotiriou | |
Kurzbeschreibung | Einführung in die Mikro- und Nanopartikelsynthese und Verarbeitung: Theoretische Grundlagen von Fluid/Feststoff Systemen; Fragmentation; Koagulation; Wachstum; Transport-, Misch- undTrennprozesse; Filtration; Wirbelschichten; Beschichtungen; Probenentnahme- und Messtechniken; Charakterisierung von Suspensionen; Partikelverarbeitung zur Herstellung von Katalysatoren, Sensoren und Nanokompositen. | |||||
Lernziel | Einarbeitung in Auslegungsmethoden von mechanischen Verfahren, Scale-up-Gesetze, optimaler Stoff- und Energie-Einsatz. | |||||
Inhalt | Charakterisierung von Kollektiven von Feststoffen und zugehörige Messtechniken; Grundgesetze von Gas/Feststoff- bzw. Flüssig/Feststoffsystemen; Grundoperationen mechanischer Verfahren: Zerkleinern, Agglomerieren; Themen wie Sieben, Sichten, Sedimentieren, Filtrieren, Abscheiden von Partikeln aus Gasströmen, Mischen, Lagern, Fördern; Einbau der Verfahrensschritte in Gesamtverfahren der Chemischen Industrie, Zementindustrie etc. | |||||
Skript | Mechanische Verfahrenstechnik I | |||||
Modelling and Simulation | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
401-3632-00L | Computational Statistics | W | 10 KP | 3V + 2U | M. Mächler, P. L. Bühlmann | |
Kurzbeschreibung | "Computational Statistics" deals with modern methods of data analysis for prediction and inference. An overview of existing methodology is provided and also by the exercises, the student is taught to choose among possible models and about their algorithms and to Validate them using graphical methods and simulation based approaches. | |||||
Lernziel | Getting to know modern methods of data analysis for prediction and inference. Learn to choose among possible models and about their algorithms. Validate them using graphical methods and simulation based approaches. | |||||
Inhalt | Das Schliessen von beobachteten Daten auf komplexe Modelle ist ein zentrales Thema der rechnerorientierten Statistik. Die Modelle sind oft unendlich-dimensional und die statistischen Verfahren deshalb Computer-intensiv. Als Grundlage wird die klassische multiple Regression eingeführt. Danach werden einige nichtparametrische Verfahren für die Regression und die Klassifikation vorgestellt: Kernschätzer, glättende Splines, Regressions-/Klassifikationsbäume, additive Modelle, Projection Pursuit und evtl. Neuronale Netze, wobei einige davon gut interpretierbar und andere für genaue Prognosen geeignet sind. Insbesondere werden auch die Problematik des Fluchs der Dimension und die stochastische Regularisierung diskutiert. Nebst dem Anpassen eines (komplexen) Modells werden auch die Evaluation, Güte und Unsicherheit von Verfahren und Modellen anhand von Resampling, Bootstrap und Kreuz-Validierung behandelt. In den Übungen wird mit dem Statistik-Paket R (Link) gearbeitet. Es werden dabei auch praxis-bezogene Probleme bearbeitet. | |||||
Skript | lecture notes are available online; see Link (-> "Computational Statistics"). | |||||
Literatur | (see the link above, and the lecture notes) | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Basic "applied" mathematical calculus and linear algebra. At least one semester of (basic) probability and statistics. | |||||
151-0838-00L | Numerische Berechnungsverfahren für Mikro- und Nano-Strukturen Findet dieses Semester nicht statt. | W | 5 KP | 2V + 2U | P. Hora | |
Kurzbeschreibung | Vermittlung der Grundlagen der rechnergestützten Modellierung von Mikro- und Nanostrukturen. Behandlung molekulardynamischer Ansätze, kristallographischer Modelle zur Beschreibung des plastischen Fliessens auf der Ebene der Mikrostruktur und auch Methoden der zellulären Automaten. Die unterschiedlichen numerischen Berechnungsme-thoden sind dabei eng gekoppelt mit der Art der Werkstoffmodellierung. | |||||
Lernziel | Mikro- und insbesondere Nano-Strukturen bestehen aus wenigen Körnern oder sogar Molekular-lagen. Die Berechnung dieser Strukturen ist mit gängigen kontinuumsmechanischen Berech-nungsmodellen nicht mehr zulässig. Die Vorlesung behandelt deshalb Berechnungsverfahren, welche eine mikrostrukturelle Beschreibung des Werkstoffverhaltens erlauben und somit in Be-reichen der Mikro- und Nanomodellierungen einsetzbar sind. | |||||
Inhalt | Die Vorlesung vermittelt die Grundlagen der rechnergestützten Modellierung von Mikro- und Nanostrukturen. Behandelt werden sowohl molekulardynamische Ansätze, kristallographische Modelle zur Beschreibung des plastischen Fliessens auf der Ebene der Mikrostruktur als auch die Methoden der zellulären Automaten. Die unterschiedlichen numerischen Berechnungsmethoden sind dabei eng gekoppelt mit der Art der Werkstoffmodellierung. | |||||
Skript | Ja | |||||
Laboratory Course | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
151-0620-00L | Embedded MEMS Lab | W | 5 KP | 9P | C. Hierold, S. Blunier, O. Kurapova | |
Kurzbeschreibung | Praktischer Kurs: Die Teilnehmer lernen die Einzelprozessschritte zur Herstellung eines MEMS (Micro Electro Mechanical System) kennen und führen diese in Reinräumen selbständig durch. Sie erlernen ausserdem die Anforderungen für die Arbeit in Reinräumen. Die Prozessierung und Charakterisierung wird in einem Abschlussbericht dokumentiert und ausgewertet. Beschränkte Platzzahl, sehen "Besonderes." | |||||
Lernziel | Die Teilnehmer lernen die Einzelprozessschritte zur Herstellung eines MEMS (Micro Electro Mechanical System) kennen. Sie führen diese in Laboren und Reinräumen selbständig durch. Die Teilnehmer erlernen ausserdem die speziellen Anforderungen (Sauberkeit, Sicherheit, Umgang mit Geräten und gefährlichen Chemikalien) für die Arbeit in Reinräumen und Laboren. Die gesamte Herstellung, Prozessierung und Charakterisierung wird in einem Abschlussbericht dokumentiert und ausgewertet. | |||||
Inhalt | Unter Anleitung werden die Einzelprozessschritte der Mikrosystem- und Siliziumprozesstechnik zur Herstellung eines Beschleunigungssensors durchgeführt: -Photolithographie, Trockenätzen, Nassätzen, Opferschichtätzung, Kritische-Punkt-Trocknung, diverse Reinigungsprozesse - Aufbau- und Verbindungstechnik am Beispiel der elektrischen Verbindung von MEMS und elektronischer Schaltung in einem Gehäuse - Funktionstest und Charakterisierung des MEMS - Schriftliche Dokumentation und Auswertung der gesamten Herstellung, Prozessierung und Charakterisierung | |||||
Skript | Ein Skript wird vor der Veranstaltung verteilt (während der Informationsveranstaltung). | |||||
Literatur | Das Skript ist ausreichend für die erfolgreiche Teilnahme des Praktikums. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Die Teilnahme an allen hier aufgeführten Veranstaltungen ist Pflicht. Beschränkte Platzzahl, sehen Sie den Englischen Text (Unten). | |||||
Wählbare Kernfächer | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
151-0532-00L | Nonlinear Dynamics | W | 4 KP | 2V + 1U | R. I. Leine, C. Glocker | |
Kurzbeschreibung | Contents: predator-prey systems, Lyapunov stability, Lyapunov function, Center Manifold Reduction, Hopf bifurcation, logistic map, Feigenbaum cascade, chaos, fundamental solution matrix, Poincaré map, Floquet multipliers, stability of periodic solutions, bifurcations of periodic solutions | |||||
Lernziel | This lecture is intended for graduate and PhD students from engineering sciences and physics who are interested in the behaviour of nonlinear dynamical systems. The course makes the student familiar with nonlinear phenomena such as limit cylces, quasiperiodicity, bifurcations and chaos. These nonlinear phenomena occur in for instance biological, economical, celestial and electrical systems but only mechanical multibody systems will be taken as examples. With the theory explained in the course one is able to understand flutter instability of wings, stick-slip vibrations, post-buckling behaviour of frames and nonlinear control techniques. Exercises and examples during the course include: hunting motion of railway vehicles, forced oscillation of a nonlinear mass-spring system, instability of the Watt stream governor and symmetric and asymmetric buckling. Engineering practice as well as the standard engineering curriculum often does not exceed a linear analysis of nonlinear systems. The course pays special attention to indicate the limitations of a linear analysis. The aim of the course is to give the student a basic knowledge and understanding of nonlinear system behaviour and to provide analysis tools to analyze nonlinear dynamical systems. | |||||
Inhalt | 1. Introduction: Notation; Literature 2. Dynamical Systems: Continuous-time systems; Discrete-time systems; Limit sets; Lyapunov stability 3. Bifurcations of Equilibria: Center Manifold; Center manifold reduction; Definition of Bifurcation; Normal forms 4. Bifurcations of Fixed Points of Discrete-time Systems; Linearization around a fixed point; One-dimensional linear discrete-time systems; Stability of fixed points of nonlinear discrete-time systems; Bifurcations of fixed points with a single eigenvalue +1; Flip bifurcation (single eigenvalue -1); Naimark-Sacker bifurcation (complex eigenvalue through unit circle); The logistic map; Horseshoes & intermittency 5. Stability and Bifurcations of Periodic Solutions; Periodicity properties; Fundamental Solution Matrix; Stability of periodic solutions; The Poincaré map; Bifurcations of periodic solutions; Harmonic Balance Method | |||||
Skript | Students have to prepare their own lecture notes during the course. Figures which are hard to draw by hand are provided in a hand-out. A booklet with exercises is available. Solutions to the exercises will be put on the web during the semester. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | The course will be given in English, but questions are answered in German. - Prerequisites: Mechanics III or an equivalent course in dynamics. - Exam: oral, 30 minutes in English or German. | |||||
151-0622-00L | Measuring on the Nanometer Scale | W | 2 KP | 2G | A. Stemmer | |
Kurzbeschreibung | Introduction to theory and practical application of measuring techniques suitable for the nano domain. | |||||
Lernziel | Introduction to theory and practical application of measuring techniques suitable for the nano domain. | |||||
Inhalt | Conventional techniques to analyze nano structures using photons and electrons: light microscopy with dark field and differential interference contrast; scanning electron microscopy, transmission electron microscopy. Interferometric and other techniques to measure distances. Optical traps. Foundations of scanning probe microscopy: tunneling, atomic force, optical near-field. Interactions between specimen and probe. Current trends, including spectroscopy of material parameters. | |||||
Skript | Class notes and special papers will be distributed. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | This course is taught together with K. Kaja and A. Rey. | |||||
151-0534-00L | Dynamik von Mehrkörpersystemen | W | 4 KP | 2V + 1U | C. Glocker | |
Kurzbeschreibung | Inhalt: Virtuelle Arbeit am Starrkörper: Jacobimatrizen, projizierte Newton-Euler-Gleichungen. - Generalisierte Kraftrichtung, Kinematik der Kraftelemente, Kraftgesetze. - Lokale Variationsprinzipe: d'Alembert/Lagrange, Jourdain, Gauß. - Ideale zweiseitige Bindung: Lagrange I, kleinster Zwang, DAE-Systeme. - Drehungen: Drehzeiger, Matrixexponentialfunktion, Euler- und Rodrigues-Parameter. | |||||
Lernziel | Die Vorlesung besteht aus fünf Teilen. Im ersten Teil werden synthetische Methoden der analytischen Mechanik zum strukturierten Aufbau der Gleichungen von Mehrkörpersystemen vorgestellt. Eine besondere Rolle spielen hier die projizierten Impuls- und Drallsätze (Kane's equations), die aus dem Prinzip von d'Alembert-Lagrange erhalten werden. Im zweiten Teil wird auf das strukturierte Einbringen von (Nicht-)Potentialkräften in die Bewegungsgleichungen eingegangen. Einen zentralen Punkt bildet hier die Aufspaltung der generalisierten Kräfte in generalisierte Kraftrichtungen und Kraftgrößen, wobei erstere rein geometrische Naturen sind und letztere über Kraftgesetze ausgedrückt werden. Im dritten Abschnitt werden zwei fundamentale lokale Variationsprinzipe eingeführt, über die das Prinzip der virtuellen Leistung und Leistungsänderung definiert werden. Zusammen mit dem Prinzip der virtuellen Arbeit werden diese im vierten Kapitel zur Definition der idealen holonomen und nicht holonomen Bindung herangezogen. Die daraus resultierenden Vorschriften, wie in der Dynamik Differentialgleichungssysteme mit algebraischen Nebenbedingungen zu formulieren sind, sind als Lagrangesche Gleichungen erster Art bekannt. Eine Indexreduktion auf Eins dieser differentialalgebraischen Systeme entspricht in der Dynamik der Anwendung des Prinzips von Gauß, das die variationelle Form eines Minimierungsproblems mit Nebenbedingungen auf Beschleunigungsebene liefert, also die variationelle Form des Prinzips des kleinsten Zwangs. Abschließend werden Reduktionsmethoden zum Übergang auf Minimalkoordinaten und Minimalgeschwindigkeiten für nicht holonome Systeme vorgestellt. Der fünfte Abschnitt behandelt verschiedene Parametrisierungen von Drehungen, wie sie heute in modernen Softwarepaketen zum Einsatz kommen. Singuläre Stellungen bei Dreiparametermethoden sowie die Behandlung von Nebenbedingungen bei Darstellungen mit mehr als drei Parametern werden diskutiert. | |||||
Inhalt | 1. Virtuelle Arbeit am Starrkörper: Wiederholung der virtuellen Arbeit, allgemeinen Kinetik, Starrkörperkinematik und -kinetik; virtuelle Verschiebung und Verdrehung; Jacobi-Matrizen der Translation und Rotation; projizierte Newton-Euler-Gleichungen. 2. Einfache generalisierte Kräfte: Generalisierte Kraftrichtungen, Kinematik und virtuelle Arbeit einfacher Kraftelemente; Beispiele einfacher Kraftgesetze auf Lage- und Geschwindigkeitsebene: Lineare Feder, ein- und zweiseitige geometrische Bindung, linearer Dämpfer, ein- und zweiseitige kinematische Bindung. 3. Lokale Variationsprinzipe: virtuelle Verschiebungen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen; virtuelle Arbeit, Leistung, Leistungsänderung. 4. Ideale zweiseitige Bindungen: Minimierung konvexer differenzierbarer Funktionen mit Gleichheitsnebenbedingungen; Klassifizierung zweiseitiger Bindungen; ideale holonome und nichtholonome Bindung; Prinzip von d'Alembert/Lagrange, Jourdain, Gauß; Lagrangesche Gleichungen erster Art und differentialalgebraische Systeme vom Index drei, zwei, eins; Prinzip des kleinsten Zwangs und duales Prinzip; Minimalkoordinaten und Minimalgeschwindigkeiten. 5. Parameterisierungen der Drehgruppe: Definition und Einordnung von Drehungen; Drehungen und Koordinatentransformationen; Darstellung von Drehungen über Drehzeiger, Matrixexponentialfunktion, Drehvektor, Euler- und Rodrigues-Parameter. Euler- und Kardanwinkel, 9-Parameter und 6-Parameterform. Winkelgeschwindigkeiten und virtuelle Verdrehungen. | |||||
Skript | Es gibt kein Vorlesungsskript. Den Studenten wird empfohlen, eine eigene Mitschrift der Vorlesung anzufertigen. Ein Katalog mit Übungsaufgaben wird ausgegeben. Die zugehörigen Musterlösungen werden nach Bearbeitung auf der Homepage zugänglich gemacht. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Voraussetzung: Mechanik III und Technische Dynamik - Testatbedingung: Teilnahme an der Lehrveranstaltung - Leistungskontrolle: Mündliche Prüfung - Hilfsmittel: keine - Prüfungsdauer: 30 Minuten - Weitere Informationen zum Vorlesungs- und Übungsbetrieb auf der Homepage der Vorlesung | |||||
227-0198-00L | Wearable Systems II: Design and Implementation | W | 6 KP | 4G | G. Tröster | |
Kurzbeschreibung | Integrationskonzepte und -Technologien mobiler Computer in der Kleidung. Textile Sensoren: Dehnung, Druck, Temperatur; EKG, EMG neue Substrate (eTextile, Smart Textile), organisches Material (Folien) Kommunikation: wired / wireless Body Area Network (BAN),Kontexterkennung in Sensornetzen Leistung und Energie in Wearable Systemen. Bewertung und Konzeption von Forschungsprojekten und -Anträgen | |||||
Lernziel | Um Wearable Computer in Kleidung integrieren zu können, sind innovative Aufbau- und Kommunikationstechnologien bereit zu stellen. Wir werden folgende Technologien behandeln: > Textile Sensoren: Dehnung, Druck, Temperatur; EKG, EMG, ... > Aufbautechnologien: neue Substrate (eTextiles, Smart Textile), organisches Material (Folien), > Kommunikationstechnologien: wired / wireless Body Area Network (BAN), > Kontexterkennung in Sensornetzen > Leistung und Energie in mobilen Systemen. Mit einem Businessplan wollen wir die Kommerzialisierung unserer 'Wearable Computers' durchexerzieren. Die Veranstaltung findet - unterstützt durch ein wiki-System - als Seminar statt, in dem unter dem Aspekt 'Konzeption eines Forschungsprojektes' die genannten Themen behandelt werden. Dabei wechseln sich Exkursion, Präsentationen, Workshops und Diskussionen ab. Anstelle einer mündlichen Prüfung kann eine schriftliche Arbeit in Form eines Forschungsplans verfasst werden. | |||||
Inhalt | Um Wearable Computer in Kleidung integrieren zu können, sind innovative Aufbau- und Kommunikationstechnologien bereit zu stellen. Wir werden folgende Technologien behandeln: > Textile Sensoren: Dehnung, Druck, Temperatur; EKG, EMG, ... > Aufbautechnologien: neue Substrate (eTextiles, Smart Textile), organisches Material (Folien), > Kommunikationstechnologien: wired / wireless Body Area Network (BAN), > Kontexterkennung in Sensornetzen > Leistung und Energie in mobilen Systemen. Mit einem Businessplan wollen wir die Kommerzialisierung unserer 'Wearable Computers' durchexerzieren. Die Veranstaltung findet - unterstützt durch ein wiki-System - als Seminar statt, in dem unter dem Aspekt 'Konzeption eines Forschungsprojektes' die genannten Themen behandelt werden. Dabei wechseln sich Exkursion, Präsentationen, Workshops und Diskussionen ab. Anstelle einer mündlichen Prüfung kann eine schriftliche Arbeit in Form eines Forschungsplans verfasst werden. | |||||
Skript | Für die Kommunikation steht ein wiki-System zur Verfügung; darin enthalten sind Manuskript und Unterlagen zu den Lektionen. Link | |||||
Literatur | Wird in den Vorlesungsunterlagen zur Verfügung gestellt | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Die Veranstaltung findet - unterstützt durch ein wiki-System - als Seminar statt, in dem unter dem Aspekt 'Konzeption eines Forschungsprojektes' die genannten Themen behandelt werden. Dabei wechseln sich Exkursion, Präsentationen, Workshops und Diskussionen ab. Anstelle einer mündlichen Prüfung kann eine schriftliche Arbeit in Form eines Forschungsplans verfasst werden. Es sind keine speziellen Voraussetzungen erforderlich, auch nicht der Besuch der Veranstaltung 'Wearable Systems 1' | |||||
227-0468-00L | Analog Signal Processing and Filtering | W | 6 KP | 2V + 2U | H. Schmid | |
Kurzbeschreibung | This lecture provides a wide overview over analogue (mostly integrated) filters (continuous-time and discrete-time), amplifiers, and sigma-delta converters, by treating all these circuits using a signal-flow view. The lecture is suitable for both analog and digital designers. The way the exam is done allows for the different interests of the two groups. | |||||
Lernziel | This lecture provides a wide overview over analogue (integreted) filters (continuous-time and discrete-time), amplifiers, and sigma-delta converters, by treating all these circuits using signal-flow considerations. The lecture is suitable for both analog and digital designers. The exam allows for the different interests of the two groups. The learning goal is that the students can apply signal-flow graphs and can understand the signal flow in such circuits and systems (including non-ideal effects) well enough to enable them to gain an understanding of further circuits and systems by themselves. | |||||
Inhalt | At the beginning, signal-flow graphs in general and driving-point signal-flow graphs in particular are introduced. We will use them during the whole term to analyze circuits and understand how signals propagate through them. The theory and CMOS implementation of active Filters is then discussed in detail using the example of Gm-C filters. A 1xDVD read channel filter is designed in a computer exercise using Cadence design tools. Theory and implementation of opamps, current conveyors, and inductor simulators follow. The link to the practical design of circuits and systems is done with an overview over different quality measures and figures of merit used in scientific literature and datasheets. Finally, an introduction to switched-capacitor filters and circuits is given, including sensor read-out amplifiers, correlated double sampling, and chopping. These topics form the basis for the longest part of the lecture: the discussion of sigma-delta A/D and D/A converters, which are portrayed as mixed analog-digital (MAD) filters in this lecture. | |||||
Skript | The base for these lectures are lecture notes and two or three published scientific papers. From these papers we will together develop the technical content. Details: Link | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Prerequisites: Recommended (but not required): Stochastic models and signal processing, Communication Electronics, Analog Integrated Circuits, Transmission Lines and Filters. Knowledge of the Laplace Transform (transfer functions, poles and zeros, bode diagrams, stability criteria ...) and of the main properties of linear systems is necessary. | |||||
402-0573-00L | Aerosols II: Applications in Environment and Technology | W | 4 KP | 2V + 1U | C. Marcolli, U. Baltensperger, H. Burtscher | |
Kurzbeschreibung | Wesentliche Quellen und Senken atmosphärischer Aerosole sowie deren Bedeutung für Mensch und Umwelt werden behandelt. Emissionen von Verbrennungen sowie Massnahmen zu deren Verminderung wie Filter werden diskutiert. | |||||
Lernziel | Vermittlung vertiefter Kenntnisse über Aerosole in der Atmosphäre und in der Technik | |||||
Inhalt | Atmosphärische Aerosole: wesentliche Quellen und Senken, Auswasch- und Depositionsmechanismen, Aggregatzustand, chemische Zusammensetzung, Bedeutung für Mensch und Umwelt, Beeinflussung der Chemie der atmosphärischen Gasphase, Einfluss auf das Erdklima. Technische Aerosole: Verbrennungsaerosole, Emissionsminderungstechniken, Aerosolanwendungen in der Technik | |||||
Skript | Beilagen werden in der Vorlesung abgegeben. | |||||
Literatur | - Colbeck I. (ed.) Physical and Chemical Properties of Aerosols, Blackie Academic & Professional, London, 1998. - Seinfeld, J.H., and S.N. Pandis, Atmospheric chemistry and physics, John Wiley, New York, (1998). | |||||
752-3000-00L | Lebensmittel-Verfahrenstechnik I | W | 4 KP | 3V | E. J. Windhab | |
Kurzbeschreibung | Die Vorlesung vermittelt die physikalischen Grundlagen der Lebensmittelverfahrenstechnik, insbesondere die mechanischen Eigenschaften von Lebensmittelsystemen. Es werden die Grundprinzipien der klassischen Mechanik, der Thermodynamik, der Fluiddynamik und der Dimensionsanalyse zur technischen Auslegung von Verarbeitungsprozessen eingeführt und in das nicht-Newtonsche Fliessverhalten. | |||||
Lernziel | 1. Verständnis der Grundprinzipien der Thermodynamik, Fluiddynamik und ingenieurtechnischen Apparateauslegung. 2. Anwendung dieser Prinzipien auf Prozesse der Lebensmittelverfahrenstechnik.3. Molekulares Verständnis der Fliesseigenschaften von Lebensmittelsystemen mit nicht-Newtonschem Fliessverhalten. | |||||
Inhalt | 1. Einführung 2. Grundlagen der Fluiddynamik 3. Grundlagen derThermodynamik 4. Grundlagen der Mechanik 5. Austausch und Transportvorgänge 6. Grundlagen der Ingenieurtechnischen Apparateauslegung 7. Grundlagen der Rheologie 8. Grundlagen der Schüttgutmechanik | |||||
Skript | Vorlesungsskriptum (ca. 100 Seiten, 60 Abbildungen) wird vor der ersten Vorlesung und Folien jeweils vor der Vorlesung bereit gestellt. | |||||
Literatur | - P. Grassmann: Einführung in die thermische Verfahrenstechnik, deGruyter Berlin, 1997 - H.D. Baehr: Thermodynamik, Springer Verlag, Berlin, 1984 | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Die Vorlesung erfordert während des Semesters wöchentliche Vor-/Nachbereitung. Im Unterricht wird aktive Mitarbeit erwartet. | |||||
529-0072-00L | Chemical Process Technology | W | 1 KP | 2S | M. Morbidelli | |
Kurzbeschreibung | Speakers from industry and academia are invited to give talks on recent work and interests in different topics of chemical engineering in the form of scientific seminars. | |||||
Lernziel | ||||||
529-0625-00L | Chemieingenieurwissenschaften | W | 3 KP | 3G | W. J. Stark | |
Kurzbeschreibung | Die Vorlesung Chemieingenieurwissenschaften vermittelt die Grundlagen zur Produktions- und Prozessplanung. Neben Reaktorenwahl, Reaktionsführung und Skalierung werden aktuelle Probleme grosstechnischer Prozesse und neue Syntheseverfahren behandelt. Heterogene Katalyse und Transport von Impuls, Masse und Energie verbindet den erarbeiteten Stoff mit der chemisch/biologischen Grundausbildung. | |||||
Lernziel | Die Vorlesung Chemie und Bio-Ingenieurwissenschaften im 4. Semester vermittelt Chemikern, Chemieingenieuren, Biochemikern und Biologen die Grundlagen zur Produktions- und Prozessplanung. Zuerst werden verschiedene Reaktoren, einzelne Prozess- und Verfahrensschritte sowie grosstechnische Aspekte von Chemikalien und Reagenzien eingeführt und anhand von aktuellen Produktionsbeispielen zusammengefügt. Betrachtungen im Bezug auf Materialverbrauch, Energiekosten und Nebenproduktbildung zeigen, wo modernes Engineering einen grossen Beitrag zur umweltfreundlichen Produktion leisten kann. In einem zweiten Teil werden chemische und biologische Vorgänge in Reaktoren, Zellen oder Lebewesen aus einer neuen Sichtweise behandelt. Transport von Impuls, Masse und Energie werden zusammen eingeführt und bilden eine Basis zum Verständnis von Strömungen, Diffusionsvorgängen und Wärmetransport. Mittels dimensionsloser Kennzahlen werden diese Transportvorgänge in die Planung der Produktion eingeführt und ein Ueberblick in die Grundoperationen der chemischen und biochemischen Industrie gegeben. Eine Einführung in heterogene Katalyse verbindet den erarbeiteten Stoff mit der chemisch/biologischen Basis und illustriert wie durch enges Zusammenspiel von Transport und Chemie/Biologie neue, sehr leistungsfähige Prozesse entwickelt werden können. | |||||
Inhalt | Elemente einer chemischen Umsetzung: Vorbereitung der Ausgangsstoffe, Reaktionsführung, Aufarbeitung/Rückführung, Produktreinigung; Kontinuierliche, halbkontinuierliche und diskontinuierliche Prozesse; Materialbilanzen: Chemische Reaktoren und Trennprozesse, zusammengesetzte und mehrstufige Systeme; Energiebilanzen: Chemische Reaktoren und Trennprozesse, Enthalpieänderungen, gekoppelte Material- und Energiebilanzen; Zusammengesetzte Reaktionen: Optimierung der Reaktorleistung, Ausbeute und Selektivität; Stofftransport und chemische Reaktion: Mischungseffekte in homogenen und heterogenen Systemen, Diffusion und Reaktion in porösen Materialien; Wärmeaustausch und chemische Reaktion: Adiabatische Reaktoren, optimale Betriebsweise bei exothermen und endothermen Gleichgewichtsreaktionen, thermischer Runaway, Reaktordimensionierung und Massstabvergrösserung (scale up). | |||||
Skript | Vorlesungsunterlagen können über die Homepage (Link) bezogen werden. | |||||
Literatur | Literatur und Lehrbücher werden am Anfang der Vorlesung bekannt gegeben. | |||||
227-0158-00L | Semiconductor Transport Theory and Monte Carlo Device Simulation | W | 4 KP | 2V + 1U | F. Bufler, A. Schenk | |
Kurzbeschreibung | Zum einen wird die Halbleitertransporttheorie einschliesslich der dafür notwendigen Quantenmechanik behandelt. Zum anderen wird die Boltzmann-Gleichung mit den stochastischen Methoden der Monte Carlo Simulation gelöst. Die Uebungen betreffen u.a. TCAD-Simulationen von MOSFETs. Die Thematik umfasst daher theoretische Physik, Numerik und praktische Anwendungen. | |||||
Lernziel | Einerseits soll der Brückenschlag zwischen der mikroskopischen Physik und deren konkreter Anwendung in der Bauelementsimulation aufgezeigt werden, andererseits steht die Vermittlung der dabei zum Einsatz kommenden numerischen Techniken im Vordergrund. | |||||
Inhalt | Quantentheoretische Grundlagen I (Zustandsvektoren, Schrödinger- und Heisenbergbild). Bandstruktur (Bloch-Theorem, eindimensionales periodisches Potential, Zustandsdichte). Pseudopotentialtheorie (Kristallsymmetrien, reziprokes Gitter, Brillouinzone). Semiklassische Transporttheorie (Boltzmann-Transportgleichung [BTG], Streuprozesse, linearer Transport). Monte Carlo Methode (Monte Carlo Simula- tion als Lösungsmethode der BTG, Algorithmus, Erwartungswerte). Implementationsaspekte des Monte Carlo Algorithmus (Diskretisierung der Brillouinzone. Selbststreu- ung nach Rees, Acceptance-Rejection Methode, etc.). Bulk Monte Carlo Simulation (Geschwindigkeits-Feld-Kurven, Teilchengeneration, Energieverteilungen, Transportparameter). Monte Carlo Bauelementesimulation (ohmsche Randbedingungen, MOSFET-Simulation). Quantentheoretische Grundlagen II. (Grenzen der semiklassischen Transporttheorie, quantenmechanische Ableitung der BTG, Markov-Limes). | |||||
Skript | Vorlesungsskript | |||||
529-0502-00L | Catalysis | W | 4 KP | 3G | J. A. van Bokhoven, A. Mezzetti, M. Ranocchiari | |
Kurzbeschreibung | Grundlagen der Adsorption und Katalyse, Physik und Chemie der Festkörperoberflächen, Methoden für die Bestimmung ihrer Struktur und Zusammensetzung. Homogene Katalyse mit Übergangsmetallkomplexen. | |||||
Lernziel | Ermittlung der Grundlagen der heterogenen und homogenen Katalyse | |||||
Inhalt | Grundlagen der Adsorption und Katalyse, Physik und Chemie der Festkörperoberflächen, Methoden für die Bestimmung ihrer Struktur und Zusammensetzung, thermodynamische und kinetische Grundlagen der heterogenen Katalyse (Physisorption, Chemisorption, kinetische Modellierung, Selektivität, Aktivität, Stabilität), Katalysatorentwicklung und -herstellung, homogene Katalyse mit Übergangsmetallkomplexen; katalytische Reaktionszyklen und -typen. | |||||
Skript | Unterlagen werden verteilt | |||||
Literatur | J.M. Thomas and W.J. Thomas, Heterogeneous Catalysis, VCH, 1997 Homogenkatalyse: Grundlagen: R. H. Crabtree, The Organometallic Chemistry of the Transition Metals, Wiley, 2009 Industrieprozesse: G. P. Chiusoli, P. M. Maitlis, Metal-catalysis in Industrial Organic Processes, RSC Publishing, 2008 Online: Catalysis - An Integrated Approach to Homogeneous, Heterogeneous and Industrial Catalysis Edited by: J.A. Moulijn, P.W.N.M. van Leeuwen and R.A. van Santen Grundlagen Der Koordinationschemie: J. Huheey, E. Keiter, R. Keiter, Anorganische Chemie - Prinzipien von Struktur und Reaktivität, de Gruyter |
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