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 5 ECTS.

Zeit: Mo 8:00-9:45, Di 8:15 - 10:00 

Raum: virtuell auf zoom

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 und Epidemiologie (als Exkurs)

Woche 5: Viskoelastizität und (Bio)polymerphysik

Vorlesung Viskoelastizität 1 (PPTX, 9357 KB)

Vorlesung Polymere 1 (PPTX, 52918 KB)

Vorlesung (Bio)-Polymere 2 (PPTX, 91874 KB)

Vorlesung Wechselwirkungen und Energieskalen (PPTX, 88028 KB)

Woche 6: Thermodynamik und statistische Mechanik / Nicht-Gleichgewicht

Vorlesung Thermodynamik (PPTX, 78457 KB)

Vorlesung Nich-Gleichgewichts Thermodynamik (MP4, 138674 KB)

Woche 7: Populationsdynamik, Epidemiologie

Vorlesung Populationsdynamik 1 (MP4, 92179 KB)

Vorlesung Populationsdynamik 2 (MP4, 124517 KB)

Woche 8: Feigenbaum Szenario, Fraktale

Vorlesung Feigenbaum/Fraktale (ZIP, 190517 KB)

Woche 9: Granulare Medien

Vorlesung Granulare Medien 1 (MP4, 77261 KB)

Vorlesung Granulare Medien 2 (MP4, 86328 KB)

Vorlesung Granulare Medien 3 (MP4, 80179 KB)

Vorlesung Granulare Medien 4/Konvektion 1 (MP4, 109427 KB)

Woche 10: Konvektion

Vorlesung Konvektion 2 (MP4, 167473 KB)

Vorlesung Konvektion 3 (ZIP, 189299 KB)

Woche 11: Konvektion

Vorlesung Konvektion 4 (MP4, 79926 KB)

Fragestunde Teil 1 (MP4, 139264 KB)

Fragestunde Teil 2 (MP4, 32451 KB)

Woche 12: Taylor-Couette Strömung, Instabilitäten, 

Vorlesung Taylor-Couette 1 (MP4, 87591 KB)

Vorlesung Taylor-Couette 2 (MP4, 129246 KB)

Woche 13: Musterbildung, Turing 

Vorlesung Turing 1 (MP4, 112011 KB)

Vorlesung Turing 2 (MP4, 140623 KB)

Woche 14: Musterbildung, Turing

Vorlesung Turing 3 (MP4, 108027 KB)

Vorlesung Drosophila Dorsal Closure (MP4, 111741 KB)

In der Vorlesung gezeigte Powerpoint Folien und Notizen: 

PowerPoint Folien (PDF, 13891 KB) (Version 28.05.20)

Notizen Woche 6 (PDF, 2528 KB)

Notizen Woche 7_1 (PDF, 2528 KB)

Notizen Woche 7_2 (PDF, 3503 KB)

Notizen Woche 8 (PDF, 1185 KB)

Notizen Woche 9_1 (PDF, 2728 KB)

Notizen Woche 9_2 (PDF, 1744 KB)

Notizen Woche 10_1 (PDF, 4525 KB)

Notizen Woche 10_2 (PDF, 3660 KB)

Notizen Woche 12_1 (PDF, 2309 KB)

Notizen Woche 13 (PDF, 2157 KB)

Notizen Woche 14 (PDF, 2029 KB)

Uebungsblätter

Blatt 1 (PDF, 82 KB)

Blatt 2 (PDF, 116 KB)

Blatt 3 (PDF, 128 KB)

Besprechung Blatt 3 (MP4, 178795 KB)

Blatt 4 (PDF, 129 KB)

Besprechung Blatt 4 Teil 1 (MP4, 70800 KB)

Besprechung Blatt 4 Teil 2 (MP4, 75342 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)