aktualisiertes pdf - DPG-Tagungen

a tool for exploring the unexpected and unique properties of small finite
objects, where each atom counts. When interacting they offer the possibility
of use as elementary building blocks for new nano-architectures,
making possible the control of matter at nanometer scale. In the light
of several examples this paper will discuss the issues of the electronic
excitation, the stability, the reactivity of metallic clusters as well as the
new architectures made by self-organization of deposited clusters.
Plenarvortrag PV VI Mi 12:15 Aula
Quanteninterferenz in der Fluoreszenz einzelner Atome und
Anwendungen in der Quanteninformationsverarbeitung —
•Herbert Walther — Sektion Physik der Universität München und
Max-Planck-Institut für Quantenoptik, D-85748 Garching bei München
Über die Quanteninterferenz des Fluoreszenzlichtes eingefangener Ionen
lässt sich eine Verschränkung der Teilchen erzielen. Als Konsequenz
wird eine Reihe von Phänomenen der Quanteninformation beobachtbar.
Ein spektakuläres Beispiel ist, dass der Quanten-Such-Algorithmus
(Grover-Algorithmus) ohne die Beobachtung der Spin-Dynamik der Ionen
realisiert werden kann.
Plenarvortrag PV VII Mi 14:00 Aula
Echtzeit-Neurodynamik — •Klaus Hepp — Institut für Theoretische
Physik, ETH Hönggerberg, HPZ F 10.4, CH-8093 Zürich, Schweiz
— Träger der Max-Planck-Medaille
Struktur und Funktion zu verknüpfen ist das zentrale Problem der Neurobiologie.
Als Physiker ist man eher in der Strukturforschung (Instrumentierung,
Biophysik von neuronalen Netzen) erfolgreich, aber schon
Helmholtz gelang eine meisterhafte Synthese von Struktur und Funktion
in der Sinnesphysiologie und der Kontrolle der Augenbewegungen. Moderne
Methoden erlauben es, in die ” graue Box“ hineinzuschauen. Da
das Gehirn in Echtzeit komplexe sensomotorische Transformationen implementiert,
kann man heute in der Verknüpfung von Sehen, Bewegungssinn
und Oculomotorik hochinteressante ” Berechnungen“ durch das Gehirn
verfolgen. Dies will der Vortragende an Beispielen illustrieren und
mit einem Konstrukt der neuromorphen Robotik vergleichen, mit ” Ada“,
dem intelligenten Raum, der vom Zürcher Institut für Neuroinformatik
für die Schweizerische Landesausstellung Expo.02 geschaffen wurde.
Plenarvortrag PV VIII Mi 14:30 Aula
Dynamic properties of liquid films — •Dominique Langevin —
Laboratoire de Physique des Solides, UMR 8502 - Université Paris-Sud,
Bât. 510 - 91405 Orsay cedex — Trägerin des Prix Gentner-Kastler
Surfactant molecules adsorb at liquid interfaces forming monomolecular
layers that give remarkable properties to these surfaces. They allow
in particular to stabilize freely suspended liquid films, the so called “soap
films”, similar to those that cover the bubbles surface in foams. When the
liquid possesses a microstructure, and when the film surfaces are close
enough (less than 100nm), a film stratification (ordering) is observed.
We have used aqueous solutions of ionic polymers (polyelectrolytes) that
form networks in bulk when the polymer concentration is high enough.
Such liquids also order when confined, at the difference of neutral polymers,
where no long range electrostatic interactions are present. We have
measured both the forces between surfaces, that are oscillatory, and the
stratification kinetics. When the polymer is co-adsorbed with the surfactant
at the surface, the local viscosity is higher than the bulk solution
viscosity, and when the polymer is not adsorbed, the viscosity is smaller.
This is in agreement with other types of measurements of the viscosity
of confined fluids with different boundary conditions at the surfaces (slip
or no-slip). The film rupture will also be discussed.
References
D. Langevin, “Stratification of foam films made from polyelectrolyte solutions”,
Eur. Phys. J. E 5, 2001, 81.
C. Marquez, S. Guillot, D. Langevin, “Stratification Phenomena in Thin
Liquid Films Containing Polyelectrolytes and Stabilized by Ionic Surfactants”,
Macromolecules 36, 2003, 8506.
Plenarvortrag PV IX Mi 15:00 Aula
Erschließung neuer experimenteller Möglichkeiten und stärkere
Ausprägung der Selbsttätigkeit der Schülerinnen und Schüler
- Wege zu einem besseren Verstehen der Physik — •Hans-
Joachim Wilke — Institut für Angewandte Physik und Didaktik der
Physik, TU Dresden — Träger des Robert-Wichard-Pohl-Preises
Die intensive Beschäftigung der Schülerinnen und Schüler mit der Physik
kann durch attraktive, gut beobachtbare und leicht verständliche De-
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monstrationen gefördert werden. Durchschaubare experimentelle Anordnungen,
langsame Bewegungsabläufe, neue Experimentiertechniken und
der Bezug zu ihren Erfahrungen wirken sich dabei förderlich aus. Parallelexperimente,
in denen z. B. die Teilexperimente nicht zeitlich nacheinander
sondern räumlich nebeneinander durchgeführt werden, können die
Auswertung vereinfachen und die Aktivität der Schülerinnen und Schüler
erhöhen. Insbesondere die Weiterentwicklung experimenteller Verfahren
wird durch Beispiele belegt. Kunststofflaschen und Blechdosen sind z. B.
leicht beschaffbare und wegen ihrer spezifischen Eigenschaften universell
einsetzbare experimentelle Hilfsmittel, die gut bearbeitet werden können.
Beim Selbstbau von einfachen oder auch komplizierteren Geräten lernen
die Schülerinnen und Schüler das Wirkprinzip besser verstehen und
werden zum Schöpfertum angeregt. Beispiele aus der Physik, der Physikgeschichte,
der Technik und der Technikgeschichte zeigen, dass damit
gleichzeitig fächerübergreifende Bezüge deutlich werden. Derartige
Aufgabenstellungen können sich fruchtbar auf den Physikunterricht auswirken
oder auch in Jahresarbeiten oder besonderen Lernleistungen von
einzelnen Schülern bearbeitet werden.
Plenarvortrag PV X Mi 15:30 Aula
Das IYPT – ein spannender Teamwettbewerb — •Bernd
Kretschmer — Hans-Thoma-Gymnasium, Baumgartnerstraße 26,
79540 Lörrach — Träger des Georg-Kerschensteiner-Preises
Das International Young Physicicts’ Tournament (IYPT) ist ein anspruchsvoller
Teamwettbewerb für Schüler/innen. Es handelt sich bei
den IYPT-Projekten zumeist um offene Fragen, deren Antworten selten
durch Nachschlagen in Fachliteratur gefunden werden können. Die
Lösungen müssen die Schüler/innen selbst erarbeiten, sei es durch Aufstellen
von neuen Theorien, Programmierung von speziellen Simulationen
und fortwährende experimentelle Überprüfung der Resultate. Viele der
Kompetenzen, die heute in der bildungspolitischen Diskussion und durch
die Bildungsstandards gefordert werden, entwickeln wir bei der Vorbereitung
des Wettbewerbs schon seit langer Zeit. Über die Forschungsaufgaben,
die Auswahl der Teammitglieder und den Ablauf des Turniers wird
in meinem Vortrag berichtet.
Plenarvortrag PV XI Mi 15:45 Aula
Schülerforschungszentrum – eine außerunterrichtliche Förderung
des naturwissenschaftlichen Nachwuchses — •Rudolf
Lehn — Schülerforschungszentrum am Störck-Gymnasium, Liebfrauenstraße
1, 88348 Bad Saulgau — Träger des Georg-Kerschensteiner-Preises
In der süddeutschen Kleinstadt Bad Saulgau hat die Förderung des
Physiknachwuchses eine lange Tradition. Seit mehreren Jahren zeichnet
sich das Schülerforschungszentrum (SFZ) als erfolgreiche Talentschmiede
des naturwissenschaftlichen Schülernachwuchses aus. Die Basis des
SFZ bildet das International Young Physicists’ Tournament (IYPT). Das
Forschungszentrum ist zu einer bedeutenden Wissensbörse und einem attraktiven
überregionalen Forschungszentrum für neugierige Jugendliche
und außerdem zu einer engen Kontaktstelle zu den Universitäten geworden.
Künftig werden im SFZ auch die Kinder der Grundschule im Fokus
sein. Ihre ursprüngliche Neugier soll aufgenommen, gefestigt und im Unterricht
berücksichtigt werden.
Plenarvortrag PV XII Mi 16:20 Aula
Charakterisierung von Tunnelmagnetowiderstands (TMR)-
Elementen mit magnetostriktiver Messschicht - Eine neue
Generation von Dehnungssensoren — •S. Dokupil, M.
Löhndorf und E. Quandt — Stiftung caesar, Ludwig-Erhard-Allee
2, 53175 Bonn — Trägerin des Georg-Simon-Ohm-Preises
Dehnungssensoren kommen überwiegend in den Bereichen des
Maschinenbaus, der Automobilindustrie, Mess- und Medizintechnik zum
Einsatz. Eine neue Generation von Dehnungssensoren konnte durch die
Kombination von Tunnelmagnetowiderstandselementen, die schon aus
der magnetischen Speichertechnologie (MRAM) bekannt sind, und magnetostriktiven
Messschichtmaterialien geschaffen werden [1]. Diese Art
von Sensor ist zur Bestimmung mechanischer Größen, wie z.B. Druckoder
Zugspannungen, vorgesehen. Der wichtigste Vorteil gegenüber
herkömmlichen Dehnmessstreifen oder piezoresistiven Dehnungssensoren
ist eine erheblich größere Empfindlichkeit (Verstärkungsfaktoren von
300-600). Zusätzlich besteht die Möglichkeit zur Massenproduktion
auf unterschiedlichen Substraten mittels Standardtechnologien der
Mikrosystemtechnik, z. B. können 10000 Sensorelemente auf einem 4”
Wafer untergebracht werden. Die Integration der Sensorstrukturen in
CMOS-Prozesse ist angestrebt.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene magnetostriktive TMR-