Welche Besonderen Kräfte treten bei Nanowerkstoffen auf und welche Wirkung haben diese ?
1.) Van der Waals-Kräfte
Schwache Anziehungskraft zwischen Molekülen und Atomen
2.) Gewichtskraft
Kraft aufgrund der Gravitation
Hängt von Masse und Gravitationskonstante ab
Wie wirken diese Kräfte und wann dominieren sie ?
Die Kräfte wirken gegensätzlich
Je größer die Teilchen, desto…
dominanter wird die Gravitationskraft (Sedimentbildung)
Schwächer wird die Van der Waals Kraft
Je kleiner die Teilchen, desto..
dominanter wird die Van der Waals-Kraft (Adhäsion an der Oberfläche)
Schwächer wird die Gravitatonskraft
Nennen ein Alltagsbeispiel für das Auftreten dieser Kräfte
Pfeffer im Pfefferstreuer
Feine Partikel setzen sich aufgrund der dominierenden Van der Waals Kräfte an der Glasoberfläche ab
Grobe Partikel/Körner setzen sich aufgrund der dominierenden Gravitationskraft am Boden ab (Sedimentbildung)
Welche Konsequenz ergibt sich das den Kräften für Nanowerkstoffe ?
Sehr kleine Partikel
Adhäsion an der Oberfläche
Grobe Partikel
Sedimentbildung
Welche Unterteilungen und Eigenschaften hinsichtlich der Teilchen sind gültig ?
Die Unterteilung erfolgt in Abhängigkeit von der Teilchengröße im Medium.
Dispersität
Monodispers = annähern gleiche Teilchengröße
Polydispers = unterschiedliche Teilchengröße
Wie heißen die Unterteilungen und welche davon ist relevant für die Nanotechnologie ?
Kolloiddispers gelöste Suspensionen, da diese aufgrund der Größenordnung die Nanopartikel am besten beschreiben.
Wann ist eine Interaktion mit Licht im sichtbaren Bereich nicht mehr möglich und wo liegt der Grenzbereich ?
Wenn das Partikel kleiner als die Wellenlänge des Lichtes ist
Abbe Limit: λ/2 = 200 nm
Nennen zwei Streuefffekte in Abhängigkeit von der Partikelgröße. Geben dazu zwei Alltagsbeispiele an
Partikelgröße = Größenordnung der Wellenlänge des Lichts
Mie Streuung
Rauch einer Kerze
Partikelgröße < Wellenlänge des Lichts
Rayleigh Streuung
Himmel der blau erscheint
Nennen 2 Beispiele aus dem Alltag, bei denen Nanopartikel mit Licht wechselwirken.
1.) Sonnencreme (Partikel<Licht)
2.) Smog (Partikel>Licht)
Welche 3 Bauarten von Nanotransistoren gibt es und welche davon ist aktuell in der Industrie wiederzufinden ?
3 Arten von Transistoren
FinFET, GAAFET, MCBFET
FinFET = gängig (22nm)
GAAFET und MCBET (3nm)
Welche Entwicklung ist in den kommenden Jahren für Nanotransistoren vorgesehen und was ist eine Problematik dabei ?
Die Transistorgröße soll in den kommenden Jahren abnehmen
Tranistorgröße (<3 nm)
Problematik: Größere Wärmeentwicklung
Was kann in der Lebensmittelindustrie mit der Zugabe von Nanopartikeln erreicht werden ?
Verbesserung von Geschmack, Optik, Haltbarkeit und Konsistenz
Schutz vor UV-Strahlung (z.b bei Schokoriegeln)
Schätzen die Größenordnung von Nanopartikeln ab. Wie verhält es sich in Relation zu Alltagsbeispielen ?
Auf welcher Skala liegt der nm-Bereich und was liegt drumherum ?
10^-6 Mikrometer (Rotes Blutkörperchen)
10^-9 Nanometer (DNA-Strang)
10^-12 Pikometer (Atom)
In welchem Bereich findet eine allmähliche Änderung der Werkstoffeigenschaften statt, die nicht ausschließlich vom Material abhängt ?
Im Mesoskopischen Bereich
Ca 1 Nanometer bis 1 Mikrometer
Was ist in diesem Bereich vorrangig für die Änderung von Materialeigenschaften verantwortlich ?
Form und Größe der Partikel
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