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A project was funded by the European Union to build foundations for a virtual laboratory where experimental and theoretical results could be combined into an audio-visual interactive presentation through the use of modern computers. The process of thin film growth and modification by energetic ion beams was chosen as the first topic for this new educational tool.
Different models for thin film growth are developed and compared to experimental results in the presentation. Particular examples include spiral formation, modelled using cellular automata, island growth using Monte-Carlo methods and the first few layers of growth using classical molecular dynamics. Most of the examples are related to the growth of C60 films for which a number of experimental results had been obtained and previously reported in this journal [1]. The principle property under investigation was the structure and morphology of the films. Nine separate computer movies of the dynamics of these processes were developed on a fast PC under Windows95 and incorporated into a computer presentation made using the Authorware package. Experimental images obtained from a scanning force microscope were also included and compared to the computer models along with music and verbal explanation. In addition to the interactive version of the multi-media presentation, a non-interactive version was also made which is suitable for lectures or conference presentation. This version lasts approximately 25 minutes. Approximately 100 CD's of this work were made and are being distributed to various laboratories. A copy of the CD is available on request.
Diamanten kommen in der Natur vor und werden technisch über die Hochdruck-Hochtemperatur-Synthese erzeugt oder als polykristalline Schicht durch chemische Gasphasenabscheidung aus einem Kohlenwasserstoffplasma abgeschieden. Mit der Verarbeitung von Diamantkörnern in Verbundwerkstoffen werden neue leistungsfähige Schneid- und Polierwerkzeuge entwiCkelt. Diamantbeschichtungen oder Diamantkeramiken ermöglichen die Herstellung von dünnen Schneidwerkzeugen und Anwendungen in Elektronik und Optik mit extremer Belastbarkeit. Fullerene, Nanoröhrchen und Zwiebelstrukturen aus Kohlenstoff haben sich seit ihrer Entdeckung im Jahre 1985 zu einem eigenständigen Forschungsgebiet entwickelt und besitzen außergewöhnliche mechanische, optische und elektronische Eigenschaften, die sie für unterschiedlichste Anwendungen prädestinieren.
Laser ablation from solid fullerene pellet and textured graphite targets has been probed for deposition of thin fullerite and diamond-like carbon (DLC) films by means of a pulsed C02 laser. Ablation of fullerene material does not yield fullerite films, but results in amorphous pregraphitic carbon structures. At very low laser flux structural transformations are observed with increasing exposure time. These thermal effects cannot completely decompose the fullerenes without increase of the laser power density. Thermal evaporation is a suitable method to deposite fullerite fllms of high quality, thus epitaxial fullerite films are grown on mica. Sandwich C60/DLC structures are produced by laser deposition which show a sharp interface as can be deduced from the superposition of the characteristic Raman spectra of the fullerite and the DLC.
"Computersimulation & Computergraphik" : Sommerschule vom 22.-26. September 1997 an der TFH Wildau
(1998)
Ziel der Sommerschule "Computersimulation & Computergraphik" war es, in einem Piloprojekt Kontakte, Wissensaustausch und Vernetzung zwischen verschiedenen Fachdisziplinen über gemeinsam genutzte moderne Medien und Computertechniken zu erreichen. Gleichzeitig wurden praktische Fertigkeiten für die Computersimulation und Computergraphik vermittelt und interessante Anwendungen in Technik und Wirtschaft demonstriert. Es wurde während dieser Woche auf anschauliche und praktische Weise anhand verschiedener Softwarepakete eine Einführung in die komplexe Thematik gegeben und gezeigt, wie Visualisierung auf PCs und im Internet realisiert werden kann.
Nanostructured ferritic oxide dispersion strengthened (ODS) alloy is an ideal candidate for fission/fusion power plant materials, particularly in the use of a first-wall and blanket structure of a next generation reactor. These steels usually contain a high density of Y-Al-O nanoparticles, high dislocation densities and fine grains. The material contains nanoparticles with an average diameter of 21 nm. Irradiation of these alloys was performed with a dual beam irradiation of 2.5 MeV Fe+/31 dpa and 350 keV He+/18 appm/dpa. Irradiation causes atomic displacements resulting in vacancy and self-interstitial lattice defects and dislocation loops. Additionally to structural changes, the effect of the irradiation generated defects on the mechanical properties of the ODS is investigated by nanoindentation. A clear hardness increase in the irradiated area is observed, which reaches a maximum at a close surface region. This feature is attributed to synergistic effects between the displacement damage and He implantation resulting in He filled vacancies
Die tiefenregistrierende Nanohärtemessung hat sich in den letzten 10 Jahren zu einer Standardmethode der nanomechanischen Prüfung entwickelt. Einerseits erschließt sie Strukturgrößen von 10 nm bis 1 μm Abmessung, andererseits liefert sie aber auch deutlich mehr Informationen als die klassische Härteprüfung. In der Arbeit wird die Methode der tiefenregistrierenden Härteprüfung aus der Sicht der technischen Realisierung, der Auswertung der Kraft-Tiefen-Kurven sowie der Interpretation der Ergebnisse dargestellt. Am Beispiel der Photoplastizität wird eine in situ-Modifizierung der mechanischen Eigenschaften vorgestellt, d. h. die Härte verändert sich reversibel durch Lichteinwirkung während der Messung. Ionenimplantation und UV-Exposition sind irreversible Methoden der Variation mechanischer Eigenschaften. Hier liefert der Vergleich von Kraft-Tiefe-Kurven vor und nach der Behandlung wertvolle Informationen über das Materialverhalten.
It is demonstrated how new microscopes with atomic resolution in combination with modern fast computers and computational techniques can be used in a complementary way in the analysis and explanation of crystal growth on surfaces. Examples are given of spiral formation, fractal growth, fullerene formation and the growth of C60 films.
Metallpräzisionsfolien finden eine immer breitere Anwendung in vielen Bereichen der modernen Fertigung. Materialstärken von 5μm bis 300μm sind für ein breites Spektrum von Anwendungen interessant. Dabei werden hohe Qualitätsanforderungen gestellt: Maßtoleranzen im Bereich von wenigen Mikrometern, gratarme Konturen und beeinträchtigungsfreie Funktionsoberflächen. Die mehrlagige Bearbeitung flacher Werkstücke bringt beachtliche Vorteile, u. a. gratarme Schnittkanten höchster Qualität. In diesem Fall werden mehrlagige Folienpakete gleichzeitig aufgespannt und gelasert. Die gezielte Anwendung von Haltefolien stabilisiert das Folienpaket im Gasstrom und erhöht somit die Fertigungsqualität. Um die Trennung der Folienlagen zu ermöglichen und um die angestrebte hohe Oberflächenqualität zu erreichen, sind geeignete Trennmittel zu verwenden.
Technische Prozesse können erheblich durch Biofilme beeinflußt werden und spielen in weiten Bereichen der Technik und Biotechnologie eine große Rolle. Ein zentrales Problem beim Einsatz von Werkstoffen in biologischen Systemen ist die Ansiedlung von Zellen und deren Stoffwechselprodukten auf Festkörperoberflächen. Erst hiervon gehen alle nachfolgenden Reaktionen aus, wie Kontamination von Implantaten und medizinischen Geräten, Biokorrosion und die Bildung von Biofilmen in technischen Geräten.
Die in der Biotechnologie eingesetzten Werkstoffe müssen bestimmten technischen und biologischen Forderungen genügen. Die Klärung der Adhäsionsmechanismen der Bakterien auf unterschiedlichen Werkstoffoberflächen und des sich aus einem ersten Zellhaufen entwickelnden Biofilms sowie die Reaktionen und die Transportmechanismen an und in ihm sind die Voraussetzung zur Interpretation der Werkstoffschädigung und des Zellverhaltens. Neben der konventionellen Licht- und Rasterelektronenmikroskopie steht mit der Raster-Kraft- Mikroskopie (SFM) ein neues Verfahren zur Abbildung von Oberflächen biologischer Systeme mit hoher Auflösung zur Verfügung. Ziel der Arbeiten ist es, mit dem SFM Untersuchungen von Biofilmen auf verschiedenen Werkstoffoberflächen durchzuführen. Hierzu ist es notwendig, die Raster-Kraft-Mikroskopie an die Besonderheiten biologischer Strukturen anzupassen. Aufgrund dieser Oberflächenuntersuchungen lassen sich dann geeignete Werkstoffe und Beschichtungen für den Einsatz in biologischen Systemen auswählen.
We report the synthesis of aggregated diamondnanorods (ADNRs) from fullerene C60C60 at 20(1) GPa and 2200 °C using a multianvil apparatus. Individual diamond nanoroads are of 5–20 nm in diameter and longer than 1μm1μm. The x-ray and measured density of ADNRs is ∼0.2%–0.4%∼0.2%–0.4% higher than that of usual diamond. The extremely high isothermal bulk modulusKT=491(3)GPaKT=491(3)GPa [compare to KT=442(4)GPaKT=442(4)GPa of diamond] was obtained by in situx-ray diffraction study. Thus, ADNRs is the densest among all carbonmaterials and it has the lowest so far experimentally determined compressibility.