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Anzeigesprache

Einführung in die Bioelektronik (9 LP)

9

Deutsch

#30377 / #6

Seit SS 2018

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
2347939 39652 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: 50% Wissen & Verstehen 20% Analytik & Methodik 15% Recherche & Bewertung 15% Sozialkompetenz

Lehrinhalte

• Wasser vs. Halbleiter als Matrices in Biologie und Mikroelektronik, Informations-verarbeitung als gemeinsamer Nenner, Hableiter, Bandmodell, Dotierung, Ladungsträgertypen und -dichten, passive Bauelemente, Membranpotential, Drift vs. Diffusion, Drift-Diffusions-Gleichungen. • Halbleitertechnologie, Silizium-Wafer, Defekte, Oxidation, SiO2, Ionenimplantation & Annealing, pn-Diode, Diodengleichung, npn-Transistor, MOSFET, Kennlinien, CMOS, Messung und Stimulation von Aktionspotentialen mit Dioden und MOSFETs • Mikrochip-Architekturen und Präparationstechnologie: dünne Schichten, Prozesse zur Abscheidung, Lithographie, Nass- und Ionenätzen. • Logik-Bauelemente: Inverter, NAND- und weitere Gatter, Addierer, Subtrahierer, Multiplizierer, neuronale Netze auf CMOS-Chips, Speicherbauelemente, Vergleich von Struktur, Informationsdichte und Fehleranfälligkeit mit RNA und DNA. • Entropie und Information, die Natur von Information, Computer, DNA computing. Skalierung & Moore’sches Gesetz versus Evolution und genetische Uhr. • Elektrochemische Potentiale in Zellen und Fermi-Energien EF in Halbleitern, Halbleiter-Elektrolyt-Grenzfläche, raum-zeitliche Variationsmuster von EF(x,t) als gemeinsame „Sprache“, Informationsaustausch. • Effekt biogener Umgebungen auf technische Oberflächen: Biokorrosion, Biofilme, Biostabilität, Biokompatibilität, Immobilisierung von Biomolekülen auf technischen und Halbleiteroberflächen, Packaging. • Elektrochemische Biosensoren, FET-Sensoren, SAW-Sensoren, Affinitätsassays, BioMEMS, Mikrofluidik, Entwurf von Biochip-Plattformen, Lab- on-Chip-Systeme. • Ethische Aspekte der Bioelektronik, u.a. Privatheit versus Internet - of - things, Zukunft der Evolution.

Modulbestandteile

Pflichtteil:

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

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

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Einführung in die Bioelektronik (IV):

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Präsenzzeit 15.0 6.0h 90.0h
Übungen 15.0 4.0h 60.0h
Vor- und Nachbereitung 15.0 4.0h 60.0h
210.0h(~7 LP)

Lehrveranstaltungsunabhängiger Aufwand:

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Semesterarbeit 1.0 60.0h 60.0h
60.0h(~2 LP)
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 270.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 9 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Vorlesung und (angeleitete und on-line) Übungen; es werden wöchentlich Übungsaufgaben ausgegeben, die über ISIS2 zu bearbeiten sind; zudem wird der Umgang mit computergestützten Design- und Simulations-Programmen für den Entwurf bioelektronischer Systeme erklärt und geübt, um entsprechende Übungsaufgaben damit zu bearbeiten.

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

Bachelor in Biotechnologie oder verwandten Fachrichtungen (Biomedizintechnik, Chemie, Physik, Elektrotechnik, Mikrosystemtechnik).

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

Dieses Modul kann in einem Semester abgeschlossen werden.

Maximale teilnehmende Personen

Die maximale Teilnehmerzahl beträgt 50.

Anmeldeformalitäten

Die Anmeldung für das Modul erfolgt zu Beginn des Semesters während der ersten Vorlesungswoche oder online. Siehe auch entsprechende Hinweise auf der Homepage des Lehrstuhls für Bioverfahrenstechnik (www.bioprocess.tu-berlin.de).

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

Skript in elektronischer Form

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

Literatur

Empfohlene Literatur
I. Willner & E. Katz: Bioelectronics - From Theory to Applications, Wiley, 2005
R. Pethig & S. Smith: Introductory bioelectronics - for engineers and physical scientists, Wiley, 2013
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 (42)
Studiengänge: 2 Stupos: 3 Erstes Semester: SS 2018 Letztes Semester: WS 2021/22

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/)