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