Prüfungsfragen - Wahlfächer MatWiss (SS)

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siahVasch
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Prüfungsfragen - Wahlfächer MatWiss (SS)

Beitrag von siahVasch » 25.06.2013, 10:59

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Folgendes habe ich bei mündlichen bzw. schriftlichen Prüfungen antworten müssen.

134.089 Electronic Structure of Solids and Surfaces (Modul 7 Modellierung und Simulation) - 3.0 ECT - Prof. P. Mohn, Prof. J. Redinger, Prof. F. Mittendorfer - SS 14
Prüfungsfragen am 03.06.2014 (Die Prüfung is mündlich in Gruppen von 2 gehalten und dauert ca. 30 Minuten)

1. What happens when you cut a surface bare and clean? -> Relaxation and Reconstruction.
Which bond does reconstruction? -> Covalent (Metallic bond does relaxation). Explain.
How else does the surface change, especially in metals? -> There are fewer next neighbors, so the charges get smeared and dipoles are induced, which make a force towards the inside of the bulk.
2. How do you measure the vibrations? -> Spectral measurement (vibration spectra, infrared).
Explain how this works, and what it is you are measuring. -> Mention the harmonic approximation, you measure the frequencies. And also talk about the equations of motion, and that they get coupled, and you solve them with the dynamical matrix and diagonalization of it.
3. A single particle has a flat energy band. What about a periodic system? -> Explain the Bloch theorem, and write the Bloch plane waves, and the Bloch factor. The overlapping of the single bands from all the particles makes a band structure. Talk about dispersion relation, where it comes from and so on.
4. Continuing from above, how do you get to the density of state DOS? -> Explain what DOS is (number of available state in a small energy interval), and what you can learn from it.
Is the DOS of a flat band small or large? -> It’s large. That’s why d orbitals have large DOS plots, while s orbitals have smeared but rather small DOS.
5. What happens when a bulk is created from single particles? -> Explain the binding and antibinding system, the frontier orbitals, how the energy is lowered with the binding.
How do you understand the binding of a molecule on surface with this picture? -> Draw the orbital levels; explain LUMO and HOMO, their contribution.
In a surface the states are very degenerate and closely packed. Why is it possible even for an empty state to bind with surface? Because there are a lot states, it’s possible for it to bind with level and get shifted down below the Fermi energy, which then makes it a stable binding state.
Explain how binding lowers the energy. -> When 2 particles have energy 1 and 2, their bond creates a bonding and antibonding state. Bonding state has lower energy and is more favorable.
6. In the transition metals, when you start from left and go to right, what is the trend of the bulk modulus and volume? Why?
Starting from Sc the bulk modulus increase till Mn and Fe. Ideally Mn should have the largest, but because of S electrons, there is a shift, and Fe also has a large bulk modulus. This is the middle, meaning that all the binding states are now occupied. From here the antibinding states also start to get occupied and this decreases again the bulk modulus. So Co is less stiff than Fe and Zn is rather soft. Bulk modulus is directly related to the strength of the bonds. So, starting from Sc, the volume decreases till Fe, then increases again.
7. Explain transition state theory TST.
We have 3 assumptions: 1. The transitions only happen in one direction. 2. The thermodynamical relation between reactants and transition state is governed by Boltzmann distribution. 3. There is no quantum tunneling. These all result in the reaction ratio depending exponentially to the activation energy, via the coefficient f (or ν), which is the attempt frequency.


165.036 Chemische Wahlübungen LU (Modul ? - Das Fach ist von dem Studiendekan noch anzuerkennen) - Prof. P. Blaha - SS 13
Es geht um Arbeiten mit dem Packet WIEN2k (numerische Simulation von elektronischer Materialstruktur). Die Übung hat man positiv bestanden, wenn man die Struktur des in Frage kommenden Materials richtig beschreibt. Abhängig von der Genauigkeit und Vollständigkeit der Rechnung bekommt man eine Note. Es gibt keine Prüfung (auch nicht mündlich).



366.037 Advanced Materials VO (Modul 9 Struktur- und Funktionswerkstoffe) - Prof. F. Keplinger - SS 13
1. Was ist "kryogene Stabilisierung", wie funktioniert sie? Wieso ist das wichtig für längere supraleitende Drähte? 20 Pkt.
2. Wie bestimmt man die Reichweite von RKKY-Kopplung? 20 Pkt.
3. Wenn die Anzahl der Spinup-Elektronen viermal so groß wie Spindown-Elektronen ist, wie groß ist die Polarisation P? Was ist der maximale Wert für TMR in diesem Fall? 20 Pkt.
4. Was ist der Toleranzfaktor? 10 Pkt.
5. Zeichnen Sie den chiralen Vektor (6,4) auf der Graphen-Ebene (gegeben), die Rollrichtung und das Rechteck füe die Carbon Nanotube. Wenn der Bindungsabstand 143pm wäre, wie groß wird der Durchmesser d der CNT sein? 30 Pkt.

Die Prüfung ist schriftlich, dauert etwa 90 Minuten und wird großzügig bewertet. Man bekommt das Zeugnis am gleichen Tag. Das Fach würde ich wirklich empfehlen, hat mit diversen interessanten Gebieten der Materialwissenschaft zu tun und das Skriptum ist sehr lehrreich.


133.293 Grundlagen der Elektronenmikroskopie VO (Modul 8 - Materialcharakterisierung) - Prof. J. Fidler - SS 13
Man kann entweder eine schriftliche Prüfung ablegen oder eine Präsentation halten. Die Präsentation sollte über ein Thema sein, das in der Vorlesung vorgestellt wurde, aber weiter und tiefer in die Details geht. Die Vorlesung ist besonderes für Studierende geeignet, die in Richtung Oberflächenphysik und Materialcharakterisierung gehen wollen. Sie ist auch ein gutes Hilfsmittel für das Praktikum Elektronenmikroskopie.


165.089 Physikalische und Theoretische Festkörperchemie VU (Modul 6 - Grundlagen und Theorie) - Prof. P. Blaha - SS 13
Die Bewertung basiert auf einer mündlichen Prüfung und die Rechnung und Nachreichen von spezifischen Fragen, die im Laufe der Vorlesung bekannt gegeben werden. Die Fragen sind über physikalische und chemische Materialeigenschaften (wie Plasmafrequenz, elektronische Struktur,...), die mit dem WIEN2k Packet zu bearbeiten sind.
Die Fragen sind im TISS unter "Unterlagen" zu finden.
Die mündliche Prüfung:
Der Professor hat die Antworte der Übungsbeispiele, die man vorher per Email gesendet haben soll ausgedrückt und korrigiert das vor Ort. Wenn etwas falsch oder unvollständig beantwortet ist, muss man dann versuchen eine richtige Antwort zu finden. Dann fragt er über Theorie. Es waren bei mir 2 Fragen, mit je ~10 Subfragen. Die Fragen sind meist theoretisch aber er verlangt kaum Formel oder mathematische Rechnung. Es ist nutzlich sich vorher mit Materien, die in der Übung untersucht worden vertraut zu machen (besonderes MgO).
1. Beschreiben sie das Sommerfeld-Model. (Das Potential, die Lösung, die Energie, wie sieht die Bandstruktur aus, wieso ist dann Mg kein Metall in diesem Modell, wie verbessert man das...).
2. Photoemissionspektroskopie (Grundlagen, die Energie, Austtritsarbeit, Fermienergie, was rechnet man dabei, wie kommt man auf Bandstruktur, die Geräte, die Quellen,...).

138.056 Functional Materials VO (Modul 6 - Grundlagen und Theorie) - E. Benes, A. Pimenov, Sl. Bühler-Paschen - SS 14
Prüfungsfragen Functional Materials
1) a. Draw the 2 dimensional lattice model for quartz in normal and deformed state.
b. Calculate the piezoelectric effect in quartz based on that model.
c. Define and describe all the parameters and their units.
2) Explain the difference between quartz and its homeotype GaPO4 (lattice, physical properties, advantages, applications, ect.).
3) a. What’s the upper limit for magnetoelectric coefficient?
b. How do you calculate that?
c. What is a multiferroic material?
4) a. What is the Faraday effect?
b. Why can one use only circular polarization for Faraday effect?
c. How does a Faraday insulator work?
5) a. What are the three thermoelectric parameters for describing the figure of merit?
b. How do you measure them?
c. What are the experimental problems that arise?
6) a. Name 4 families of materials that are good thermoelectric materials.
b. What range of temperatures do they work in?
c. Are there p- and n-type of every such material?
d. Describe (from the point of view of design) the main reason these are good thermoelectric materials.

Zeit: 1 Stunde. Vorher im TISS anmelden.
- sia

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