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E-Book

Nanophysik und Nanotechnologie

Eine Einführung in die Konzepte der Nanowissenschaft

AutorEdward L. Wolf
VerlagWiley-VCH
Erscheinungsjahr2015
Seitenanzahl328 Seiten
ISBN9783527687381
FormatePUB
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis37,99 EUR

Noch hat das Motto 'Alles muss kleiner werden' nicht an Faszination verloren. Physikern, Ingenieuren und Medizinern erschließt sich mit der Nanotechnologie eine neue Welt mit faszinierenden Anwendungen. E.L. Wolf, Physik-Professor in Brooklyn, N.Y., schrieb das erste einführende Lehrbuch zu diesem Thema, in dem
er die physikalischen Grundlagen ebenso wie die Anwendungsmöglichkeiten der Nanotechnologie diskutiert. Mittlerweile ist es in der 3. Aufl age erschienen und liegt jetzt endlich auch auf Deutsch vor.

Dieses Lehrbuch bietet eine einzigartige, in sich geschlossene Einführung in die physikalischen Grundlagen und Konzepte der Nanowissenschaften sowie Anwendungen von Nanosystemen. Das Themenspektrum reicht von Nanosystemen über Quanteneff ekte und sich selbst organisierende Strukturen bis hin zu Rastersondenmethoden. Besonders die Vorstellung von Nanomaschinen für medizinische Anwendungen ist faszinierend, wenn auch bislang noch nicht praktisch umgesetzt. Der dritten Aufl age, auf der diese Übersetzung beruht, wurde ein neuer Abschnitt über Graphen zugefügt. Die Diskussion möglicher Anwendungen in der Energietechnik, Nanoelektronik und Medizin wurde auf neuesten Stand gebracht und
wieder aktuelle Beispiele herangezogen, um wichtige Konzepte und Forschungsinstrumente zu illustrieren.

Der Autor führt mit diesem Lehrbuch Studenten der Physik, Chemie sowie Ingenieurwissenschaften von den Grundlagen bis auf den Stand der aktuellen Forschung. Die leicht zu lesende Einführung in dieses faszinierende Forschungsgebiet ist geeignet für fortgeschrittene Bachelor- und Masterstudenten mit Vorkenntnissen in Physik und Chemie.

Stimmen zur englischen Vorauflage

'Zusammenfassend ist festzustellen, dass Edward L. Wolf trotz der reichlich vorhandenen Literatur zur Nanotechnologie ein individuell gestaltetes einführendes Lehrbuch gelungen ist. Es eignet sich - nicht zuletzt dank der enthaltenen Übungsaufgaben - bestens zur Vorlesungsbegleitung für Studierende der Natur- und Ingenieurwissenschaften sowie auch spezieller nanotechnologisch orientierter Studiengänge.'
Physik Journal
'... eine sehr kompakte, lesenswerte und gut verständliche Einführung in die Quantenmechanik sowie ihre Auswirkungen auf die Materialwissenschaften ...'
Chemie Ingenieur Technik

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Leseprobe

Abkürzungsverzeichnis


AAdenin, eine der vier Nukleinbasen in der DNA und der RNA (bindet mit Thymin)
ABMAnti-Ballistic Missile; Raketenabwehrsystem (Vertrag), mögliches Beispiel für die Grenzen eines Roboters
ADCAnalog-Digital-Wandler
AFMAtomic Force Microscope; Rasterkraftmikroskop
AmuAtomic mass unit; Atomare Masseneinheit (veraltet, s. u.)
ATPAdenosintriphosphat, energiereicher Baustein der RNA, führt zu ADP
BarEinheit des Drucks, 1013,25 mbar entsprechen dem Normaldruck
BCSBCS-Theorie (Bardeen, Cooper, Schrieffer), Theorie der Supraleitfähigkeit
BOXBuried Oxide; vergrabene Oxidschicht; wird in Si verwendet, um die Kapazität in FETs zu verringern (siehe SOI)
CCytosin, eine der vier Nukleinbasen in der DNA und der RNA (bindet mit Guanin)
CIPCurrent-in-plane, Strom in der Ebene, Geometrie bei einem Spin-Ventil-GMR-Sensor
CMOLCMOS/Nanodraht/Molekularhybrid; vorgeschlagene Computerlogik
CMOSComplementary Metal-Oxide-Semiconductor; ein Herstellungsprozess für Halbleiterbauelemente bzw. eine Computerlogik
CPPCurrent-perpendicular-to-plane; Strom senkrecht zur Ebene;Geometrie in einem TMR-(Tunnelventil-) Sensor
CPUCentral Processing Unit; (Haupt-) Prozessor eines Computers
CVDChemical Vapor Deposition; chemische Gasphasenabscheidung; Verfahren zur Abscheidung von Schichten
DDebye, CGS-Einheit des elektrischen Dipolmoments 1 D = 3,3 × 10–30 Cm
daDNADoppelstrang-DNA
DMFDimethylformamid, ein polares Molekül
DNADesoxyribonukleinsäure, Polymer, das die Einzel- und Doppelhelix bildet; Letztere enthält die Basen C, G, A und T, die über Wasserstoffbrückenbindungen binden; Träger der Erbinformation
DNTDinitrotoluol, giftige, explosive Substanz; polare Moleküle;möglicherweise nachweisbar
DOSDensity of States; Zustandsdichte; wird gewöhnlich für Elektronen pro Einheitsenergie pro Einheitsvolumen angegeben
DRAMDynamic Random Access Memory, dynamisches RAM
EFFermi-Energie
EgBandlückenenergie, wird gewöhnlich in eV angegeben
ESRElektronenspinresonanz
eVElektronenvolt; 1 eV = 1,6 × 10–19 J
FETFeldeffekttransistor
fmFemtometer
FQHEGebrochenzahliger Quanten-Hall-Effekt
GGuanin, eine der vier Nukleinbasen in der DNA und der RNA (bindet mit Cytosin)
GMRGiant magneto resistance; Riesenmagnetowiderstand
hdpHexagonal dichteste Kugelpackung
HEMTHigh-Electron-Mobility Transistor; Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit
HTSHochtemperatursupraleiter
JJJosephson-Tunnelkontakt
kfzKubisch flächenzentriertes Gitter
LaserLight Amplification by stimulated Emission of Radiation; Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung
maJMilliattojoule; mögliche Energieeinheit für sehr kleine Systeme
MBEMolecular Beam Epitaxy; Molekularstrahlepitaxie, eine Methode zur Abscheidung atomar perfekter Kristallschichten
MEMSMikroelektromechanisches System
meVMillielektronenvolt, ein Tausendstel Elektronenvolt
MeVMegaelektronenvolt, eine Million Elektronenvolt
MFMMagnetkraftmikroskopie
MOSFETMetall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor
MRAMMagnetoresistives Random Access Memory
MRFMRasterkraftmagnetmikroskopie
MRIMagnetic Resonance Imaging, ein bildgebendes Verfahren zur Darstellung von Gewebestrukturen im Körperinneren
MWNTMulti-Wall-Nanoröhrchen (aus Kohlenstoff)
NEMSNanoelektromechanisches System
NMRKernspinresonanz
NWNanowire, Nanodraht
PMMAPolymethylmethacrylat, umgangssprachlich Acrylglas oder Plexiglas; wird in der Siliziumtechnologie als Fotolack verwendet
pnÜbergang zwischen positiv dotierten und negativ dotierten Halbleitern; Gleichrichter, Bestandteil eines Transistors und regelbarer Kondensator
PyPermalloy, Nickel-Eisen-Legierung, Ferromagnet mit hoher magnetischer Permeabilität
PZTBlei-Zirkonat-Titanat, wird als Piezokeramik in Ultraschallmessgeräten, bei SPM- und SBSL-Wandlern verwendet
QCAQuantum Cellular Automata; Quantenzellularautomaten
QDQuantum Dot; Quantenpunkt, eine dreidimensionale kleine Struktur, die sich ähnlich wie ein Atom verhält
QEDQuantenelektrodynamik, beschreibt die Wechselwirkung von Strahlung mit Materie; sie führt zu einer geringfügigen Änderung des g-Faktors des Elektronenspins von 2,0 zu 2,0023
QHEQuanten-Hall-Effekt
QPCQuantenpunktkontakt
RadarRadio Detection and Ranging, (frei übersetzt: Funkortung und -abstandsmessung)
RAMRandom Access Memory
recAProtein, das in dem Bakterium E. coli vorkommt; es spielt bei der Reparatur und Erhaltung der DNA eine Rolle
RFSETRadiofrequenz-Einzelelektronentransistor
RNARibonukleinsäure; ein Polymer, das im Aufbau der DNA ähnelt, aber die Base U anstelle von T verwendet. Evolutionsmäßig gesehen ist sie ein Vorläufer der DNA; spielt eine zentrale Rolle bei der Umsetzung von genetischen Informationen in Proteine
RNAPRNA-Polymerase, ein Enzym, das die Synthese der RNA bei der Transkription der DNA katalysiert
RSFQRapid Single Flux Quantum; schnelle Einzelflussquanten-Elektronik; eine Form von supraleitender Computerlogik
RTDResonanztunneldiode; es gibt weitere Formen (z. B. TBRTD) dieser Transistoren und dieser Logik
SBSLSingle-Bubble-Sonolumineszenz; Einzelblasen-Sonolumineszenz
SEMScanning Electron Microscope; Rasterelektronenmikroskop
SETEinzelelektronentransistor
SFQEinzelflussquant
SHOSimple Harmonic Oscillator; einfacher harmonischer Oszillator
SOISilizium auf einem Isolator; Herstellungsprozess für Schaltkreise auf einem Isolator; in einen Silizium-Einkristall wird eine vergrabene Oxidschicht eingebaut, anschließend wird getempert, um eine isolierende Quarzschicht zu erzeugen (siehe BOX)
SonarSound Navigation and Ranging; Verfahren zur Ortung von Gegenständen mittels ausgesandter Schallimpulse; in modernen Geräten werden zur Schallerzeugung unter Wasser piezoelektrische Elemente verwendet
SPMScanning Probe Microscope; Rastersondenmikroskop
SQUIDSupraleitende Quanteninterferenzeinheit
ssDNAEinzelstrang-DNA
STMScanning Tunneling Microscope; Rastertunnelmikroskop
SWNTSingle-Wall-Nanoröhrchen
TThymin, eine der vier Nukleinbasen in der DNA (bindet mit Adenin); in der RNA nicht...

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