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Anzeigesprache

Einführung in die Bioelektronik (6 LP)

6

Deutsch

#30377 / #5

Seit SS 2017

Fakultät III

ACK 24

Institut für Biotechnologie

33311200 FG Bioverfahrenstechnik

Neubauer, Peter

Birkholz, Mario

peter.neubauer@tu-berlin.de, birkholz@ihp-microelectronics.com

POS-Nummer PORD-Nummer Modultitel
16780 34531 Einführung in die Bioelektronik

Lernergebnisse

Die Studierenden sollen: • Grundwissen auf dem Gebiet der Mikroelektronik, u.a. für Sensoren und Lab-on-Chip-Systeme vermittelt bekommen und • in die Lage versetzt werden, Mikroelektronik für Fragestellungen und Experimente in der Biotechnologie nutzen zu können. Die Veranstaltung vermittelt überwiegend: 25% Wissen & Verstehen 20% Analytik & Methodik 20% Entwicklung & Design 10% Recherche & Bewertung 15% Anwendung & Praxis 10% Sozialkompetenz

Lehrinhalte

• Motivation: Konvergenz zweier informationsverarbeitender Welten als Gegenstand der Bioelektronik, Konzeption der integrierten Lehrveranstaltung • Elektrische Ladungen, Felder und Potentiale, Informationsmatrices Wasser und Silizium, Strukturvergleich, elektrischer Strom und Leitfähigkeit, Widerstand, Halbleiter, Verschiebungsstrom, elektrische Kapazität, Membranpotentiale • Diffusion von Ladungsträgern und Ionen, Drift-Diffusions-Gleichungen, pn-Kontakt, Diode, Reinraumtechnologie I, Erregungsleitung und Signaltransduktion im Axon • Reinraumtechnologie II: dünne Schichten, Beschichtungstechniken, MOS-Kapazität, Schwellspannung, MOSFET, Kennlinien, Chip-Architekturen, Dialog mit Neuronen • p-Kanal MOSFET, CMOS, Logik-Bauelemente: Inverter, NOR- und NAND-Gates, Addierer, Multiplizierer, Systembiologie mit Logik-Gattern • Speicherbauelemente, DRAM, Flash, Vergleich von Struktur, Informationsdichte und Fehleranfälligkeit mit RNA und DNA, Skalierung vs. Evolution • Entropie und Information, Unbestimmtheits-Relation, Entropie als fehlende Information, Sackur-Tetrode-Gleichung, Turing-Maschine, Computer, DNA computing • Informationsaustausch: Fermi-Energien in Halbleitern und elektrochemische Potentiale in Zellen als gemeinsame “Sprache”, Biokorrosion, Biokompatibilität, Immobilisierung von Biomolekülen, hybride Systeme, Nanostrukturen, Zellimmobilisierung. • Biosensoren: elektrochemische Biomolekülsensoren, ISFETs und Derivate, mikro-elektromechanische Systeme (MEMS), SAW-Sensoren, Viskosität, Affinitätsassays • Systemintegration, Mikrofluidik, Biotech-Plattformen und Lab-on-Chip-Systeme, Ethische Aspekte

Modulbestandteile

Pflichtteil:

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

Lehrveranstaltungen Art Nummer Turnus Sprache SWS VZ
Einführung in die Bioelektronik IV 0335 L 755 SS Deutsch 3

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Einführung in die Bioelektronik (IV):

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Praesenzzeit 15.0 3.0h 45.0h
Übungen 1.0 45.0h 45.0h
Vor-/Nachbereitung 15.0 3.0h 45.0h
135.0h(~5 LP)

Lehrveranstaltungsunabhängiger Aufwand:

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Prüfungsvorbereitung 1.0 45.0h 45.0h
45.0h(~2 LP)
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 180.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 6 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Vorlesung, on-line Übungen und Seminar

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

Bachelor in Biotechnologie oder verwandten Fachrichtungen ( Biologische Chemie, Biomedizinische Technik, Chemie, Elektrotechnik, Physik...)

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Keine Angabe

Abschluss des Moduls

Benotung

benotet

Prüfungsform

Portfolioprüfung

Art der Portfolioprüfung

100 Punkte insgesamt

Sprache

Deutsch

Prüfungselemente

Name Punkte Kategorie Dauer/Umfang
Übungen 50 schriftlich 90min
Mündliche Rücksprache 50 mündlich 90min

Notenschlüssel

Dieses Prüfung verwendet einen eigenen Notenschlüssel (siehe Prüfungsformbeschreibung).

Prüfungsbeschreibung (Abschluss des Moduls)

Prüfungsform: Portfolioprüfung Benotung gemäß Schema 2 der Fak. III, s. Anhang zum Modulkatalog. (Dauer max. 90 Min.)

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
1 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Sommersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Die maximale Teilnehmerzahl beträgt 50.

Anmeldeformalitäten

Eintragung über ISIS 2 (Fakultät III, Institut für Biotechnologie, Fachgebiet Bioverfahrenstechnik) oder siehe entsprechende Hinweise auf der Homepage des FG BVT ( www.bioprocess.tu-berlin.de/menue/home/ )

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit:  verfügbar
Zusätzliche Informationen:
Material wird über ISIS bereitgestellt.

Literatur

Empfohlene Literatur
R. Pethig & S. Smith: Introductory bioelectronics - for engineers and physical scientists, Wiley, 2013
S. Carrara & K. Iniewski: Handbook of Bioelectronics, Cambridge University Press, 2015
V. V. Zhirnov & R. K. Cavin: Microsystems for Bioelectronics: The Nanomorphic Cell, Elsevier, 2011

Zugeordnete Studiengänge

Diese Modulversion wird auf folgenden Modullisten verwendet (alte Studiengangsabbildung):

Verwendungen (6)
Studiengänge: 2 Stupos: 2 Erstes Semester: SS 2017 Letztes Semester: WS 2017/18

Studierende anderer Studiengänge können dieses Modul ohne Kapazitätsprüfung belegen.

Wahlpflichtmodul für den Masterstudiengang Biotechnologie

Sonstiges

Zielgruppe/ Übungen Studenten der Biotechnologie und anderer Natur- und Ingenieurswissenschaften im Hauptstudium, die sich für ein innovatives Wissensgebiet interessieren. Die Übungen sind zum Teil mit einer Software für 3D-Simulation und computergestütztes Konstruieren durchzuführen; für Studenten ist sie im Rahmen einer Campus-Lizenz gegen eine Schutzgebühr am Fachgebiet Experimentelle Strömungsmechanik erhältlich (s. Solid Works Education Edition Lizenz bzw. www.tubit.tu-berlin.de/menue/dienste/beschaffung_verleih/software/campus_vertraege/solidworks_education_edition_lizenz/allgemeine_hinweise/ )