Experimentalphysik V - Kondensierte Materie

Vorbemerkungen

• Übungen, Klausur, Organisation

(Eine sehr kurze) Einleitung und Motivation (Folien)

• 'More is different' - Was erwartet Sie in der Vorlesung?
• Link: Nobelpreise Physik

I. Bindungen und Formation von Festkörpern (Folien / Skript)

• Bindungsenergie
• Van-der-Waals Kristalle
• Lennard-Jones Potential
• Ionische Bindung, Madelungenergie
• Kovalente Bindung, Austauschwechselwirkung, Hybridisierung
• Link: Animation zur Hybridisierung
• Metallische Bindung
• Wasserstoffbrückenbindung

II. Kristallstrukturen (Folien / Skript)

• Kristall, Punktgitter
• Primitive Einheitszelle, Wigner-Seitz Zelle
• Translationssymmetrie, Punktgruppen
• Für Interessierte: R.C. Powell: Symmetry, Group Theory, and the Physical Properties of Crystals: via HEIDI)
• Einschub: Quasikristalle
• Link: Nobelpreis Chemie 2011
• Link: Video explaining quasi-crystals - 60 symbols, U Nottingham
• Kristallklassen, Raumgruppen
• Link: Visualisierung von Kristallstrukturen
• Für Interessierte: Bilbao crystallographic server
• Einkristallzüchtung
• Link: Los Alamos Crystal growth lab
• Amorphe Festkörper

III. Strukturbestimmung und reziprokes Gitter (Folien / Skript)

• Reziprokes Gitter, Brillouinzone
• Link: N. Akopian, Beispiele von BZen
• Link: BZ-Applet, TU Graz
• Miller-Indices
• Strukturbestimmung durch Diffraktion
• X-rays, Neutronen, Elektronen, Atome
• Bragg Gesetz und Laue bedingung
• Link: Nobelpreis 1914: M. v. Laue
• Link: Nobelpreis 1915: W.H. and W.L. Bragg
• Link: Nobelpreis 1937: Elektronendiffration
• Ewald Konstruktion
• Debye-Waller Faktor
• Experimente Methoden
• Links: How does a synchrotron work? (Video and Webpages, Diamond Light Source)
• Link: 2Achsen-Diffraktometer am Neutronenreaktor ILL Grenoble
• Transmissionselektronenmikroskopie
• Link: Nobel prize 1986
• Für Interessierte: Tutorial TEM, U Liverpool

IV Gitterdynamik (Folien / Skript)

• Gitterpotential - harmonisch (?), Gitterschwingungen
• Lineare Kette
• Dispersion, optische und akustische Phononen, Anregungslücke
• Experimente zur Phonenendispersion
• Link: Phonon dispersion database
• Inelastische Neutronen- und Synchrotronstreuung
• Link: Inelastic neutron scattering, ILL, Grenoble
• Für Interessierte: Venkata Raman, Nobel Prize 1930
• Zustandsdichte
• Einstein-Modell, Debye-Modell
• Link: Nobelpreis 1936 Chemie: P. Debye
• Spezifische Wärme von Isolatoren
• Thermische Ausdehnung
• Phononische Wärmeleitung

V Elektronische EIgenschaften einfacher Metalle (Folien / Skript)

• Freies Elektronengas, Sommerfeld-Modell
• Fermifläche, Zustandsdichte
• Sommerfeld-Theorie
• Spezifische Wärme des freien Elektronengases
• Elektrische Leitfähigkeit von einfachen Metallen
• Wärmeleitfähigkeit von einfachen Metallen
• Optische Eigenschaften von Metallen, Plasmonen
• Magnetismus des freien Elektronengases
• Hall-Effekt
• Für Interessierte: Nobelpreis Quanten-Hall-Effekt