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„640 KB sollte genug für jedermann sein.“ - Microsoft-Gründer Bill Gates über den Arbeitsspeicher eines Computers im Jahr 1981 Dass nicht nur der Arbeitsspeicher sondern auch die Festplattenkapazitäten seit 1981 saftig angewachsen sind, kann man in Kapitel 51.1 nachlesen. Bei der so genannten Miniaturisierung versucht man, technische Bauteile immer mehr zu verkleinern, ohne dass dabei deren Funktion verloren geht. Ein gutes Beispiel dafür sind Mikrochips: Im Schnitt verdoppelt sich bei diesen rund alle zwei Jahre die Transistorendichte. Auch in der Medizin spielt Miniaturisierung eine große Rolle, und es gibt eindrucksvolle Anwendungsbeispiele. In der Nanotechnologie geht es neben der Verkleinerung zusätzlich noch darum, dass die geschaffenen Strukturen auf Grund ihrer geringen Größe völlig neue Eigenschaften aufweisen.
Kapitel 50 Miniaturisierung und Nanotechnologie

Vertiefung und Kompetenzüberprüfung
Ergänzende Aufgaben und Lösungen für dieses Kapitel von Martin Apolin. Alle ergänzenden Aufgaben und Lösungen auf einen Blick findet man auf der Startseite Online unter dem Punkt Vertiefung und Kompetenzüberprüfung.
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Maturafragen
Kompetenzorientierte Maturafragen für dieses Kapitel von Martin Apolin. Alle Maturafragen auf einen Blick findet man auf der Startseite Online unter dem Punkt Matura und Co.
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Schematische Darstellung einer endoskopischen Operation im Knie (Abb. 50.2).
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Totalreflexion an der Wasseroberfläche (Abb. 29.6).
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Dieses Bild von Olaf Hustvedt zeigt ein Bündel von Glasfasern in einem Kabel. Auf der linken Seite befindet sich einer Halbleiterlaser. Das Licht auf der rechten Seite wurde durch Reflexion durch das Kabel geleitet.
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Schematische Darstellung eines Endoskops (Abb. 50.3).
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Hochempfindlicher CCD-Sensor für astronomische Aufnahmen.
Quelle: NASA
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Ein CCD-Sensor mit Anschlüssen
Foto: Christoph Müller
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Bei kristallinen Festkörpern verschmelzen die einzelnen Orbitale zu Bändern. Die inneren Elektronen sind nicht dargestellt (Abb. 50.13).
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Vereinfachte Darstellung der Funktionsweise eines n-Kanal-FET (Abb. 50.22).
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Ein integrierter Schaltkreis auf einer Leiterplatte
Foto: Jon Sullivan
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Ein 4-Bit-Addierer, bestehend aus 224 Transistoren (Abb. 50.29).
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Bei Verkleinerung eines Objekts sinkt das Volumen rascher als die Oberfläche (Tab. 50.4).
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Schematische Darstellung der Arbeitsweise eines Rastertunnelmikroskops. Die Nadel wird in gleichem Abstand über der Oberfläche gehalten. Die Steuerung erfolgt mit Hilfe von Piezo-Kristallen (Abb. 50.37).
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Animierte Darstellung von sich bewegenden Sauerstoffatomen, die sich auf der Oberfläche von Eisen befinden. Die Aufnahmen wurden mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops durchgeführt.
Quelle: Researchgroup Physics of Nanostructured Materials, Faculty of Physics, Vienna
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Aufnahme mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops. Die verschiedenen Atomlagen sind in unterschiedlichen Farben dargestellt.
Quelle: Researchgroup Physics of Nanostructured Materials, Faculty of Physics, Vienna
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Schematische Darstellung der Arbeitsweise eines Rasterkraftmikroskops. Im Gegensatz zum Rastertunnelmikroskop kommt es hier zu einer Berührung der Probe (Abb. 50.39).
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Verschiedene Typen von Kohlenstoffnanoröhren in einer Illustration von Michael Ströck.
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Unterschied zwischen einer normalen Glasoberfläche und einer mit Nanoversiegelung. Die dabei verwendeten Partikel sind kleiner als 100 nm.
Foto: René F. Appenzeller