Bachelor / Master of Science in Nanosciences Studium in Nanowissenschaften an der Universität Basel

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1 Bachelor / Master of Science in Nanosciences Studium in Nanowissenschaften an der Universität Basel

2 Ein Gebiet, in dem noch viel passieren wird, das entwickelt und Was ist Nano? In einer Welt, in der alles millionenfach kleiner ist als eine winzige Ameise, in die auch die schärfsten Adleraugen nicht vorstossen können was gibt es da wohl schon zu entdecken? Für Nanowissenschaftler unendlich viel! In dieser Welt des unvorstellbar Kleinen, in der Welt der Atome und Moleküle, liegt grosses Potenzial für die Zukunft. Vorstoss in Nanowelten Die Forschungsobjekte sind unvorstellbar klein. So hat ein einzelnes Atom nur etwa einen Durchmesser von 0.3 nm. Das ist weniger als ein Millionstel Millimeter und somit etwa dreihunderttausend mal kleiner als der Querschnitt eines menschlichen Haares. In dieser Welt des Kleinen herrschen andere Gesetze als in der uns bekannten Makrowelt. Innerhalb der Nanowissenschaften werden diese erforscht und angewendet. Das Werkzeug um Atome abzutasten eine geätzte Siliziumspitze mit aufgesetztem Nanoröhrchen. Weltweit entwickeln Nanowissenschaftler immer sensiblere Instrumente. Sie sind inzwischen in der Lage, einzelne Atome sichtbar zu machen und gezielt anzuordnen. Andere Geräte erlauben beispielsweise zu beobachten, wie Eiweisse innerhalb einer intakten Zelle ihre Funktion als Enzyme ausüben. Es können empfindlichste Sensoren entwickelt werden, die chemische Bindungskräfte, Massen, Wärme oder mechanische Spannungen in sehr kleinen Quantitäten messen können. Den Grundstein zu dieser Forschung legte die mit einem Nobelpreis ausgezeichnete Entwicklung eines besonderen Mikroskops, dem Rastertunnelmikroskop. Dieses Mikroskop schiebt eine feine Messsonde oder einen Sensor über eine Oberfläche, um diese genau abzutasten (abzurastern) und damit ein Abbild der Oberflächentopografie zu erzeugen. In den Lebenswissenschaften verankert Der Biologie und Medizin liefern die Nanowissenschaften neue Möglichkeiten, Lebensvorgänge und die Entwicklung von Krankheiten besser zu verstehen. Krankheiten beginnen irgendwann in einzelnen Zellen oder auf molekularem Niveau. Liessen sich diese ersten Veränderungen bereits diagnostizieren, könnten Krankheiten in einem viel früheren Stadium erkannt und therapiert werden. Die Eingriffe mit Nanowerkzeugen, die auf Einzelzellen gerichtet sind, könnten auch die Ursachen bereits sehr früh beheben. Die Belastung für den Patienten wäre damit sehr viel geringer als bei den heute notwendigen grossen Operationen. Ebenso liessen sich Kosten dadurch drastisch reduzieren. Vielseitig und interdisziplinär In den Nanowissenschaften taucht immer wieder die Natur als Vorbild auf. Ein Motor, der eine Geissel eines Bakteriums antreibt, wird es den Wissenschaftlern in Zukunft ermöglichen, neuartige Nanomotoren und Maschinenelemente aufzubauen, die in ganz anderen Bereichen wie zum Beispiel als Datenspeicher zum Einsatz kommen können.

3 sich dynamisch das so für junge Leute beste Chancen bietet. Neben dem Einsatz von Nanobauelementen als Speichermedien werden die Nanowissenschaften auch weiteren Einfluss auf die Computertechnologie nehmen. Im Zuge der Miniaturisierung könnten Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der Elektronik Anwendung finden. Ein vollkommen neuartiger Ansatz ist die Entwicklung eines Quantencomputers. Gemeinsam ist allen Bereichen der Nanowissenschaften, dass die Grenzen zwischen den klassischen Disziplinen Biologie, Chemie und Physik im Nanometerbereich verschwinden und nur interdisziplinär arbeitende Teams eine Chance haben, die Grundlagen und Gesetze der Nanowelt zu erforschen. Forschung in Basel In Basel konzentriert sich die Forschung auf die Themen Molekulare Maschinen in Biologie und Chemie, Manipulation und Messung von Einzelmolekülen, Nanoroboter, Quantencomputer und Quantenkommunikation sowie neue Nanomaterialien. Modell eines Lichtsammel-Komplexes, der eine wichtige Rolle bei der Photosynthese spielt. Nanotechnologie heute und in Zukunft Schon heute profitieren wir von den Errungenschaften der Nanotechnologie, ohne uns dessen wirklich bewusst zu sein. Antireflexschichten auf Brillen beispielsweise werden mit Nanotechnologie optimiert, Nanopartikel machen den Sonnenschutz in Sonnencremes möglich und sorgen in Autolacken für besondere Farbeffekte. Ohne Nanotechnologie wäre die Qualitätskontrolle von HighTech-Produkten wie integrierte Schaltkreise oder Compactdiscs nicht denkbar. Die Zukunft wird zeigen, welche weiteren Neuerungen die Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts liefern wird. Auf jeden Fall gibt es für Nanowissenschaftler in Basel, der Schweiz und weltweit in diesem Nanokosmos enorm viel zu entdecken! Nobelpreisträger Gerd Binnig bemerkte dazu: Das Nanozeitalter hat gerade erst begonnen. Vergrösserung von Bild zu Bild: 300x Die Bleistiftspitze mit blossem Auge, unter dem Lichtmikroskop, unter einem Rasterelektronenmikroskop und unter dem Rasterkraftmikroskop.

4 Ich konnte nicht entscheiden, welches Nano goes Education Nanowissenschaften befassen sich mit Strukturen im Nanometerbereich (1nm = 1 Milliardstel Meter). In dieser Nanowelt sind Atome und Moleküle die Akteure und die Grenzen zwischen den klassischen Disziplinen Biologie, Chemie und Physik verschwinden. Nanowissenschaften sind ein noch junger und zukunftsweisender Zweig der Naturwissenschaften, der die Welt von morgen nachhaltig beeinflussen wird. Die Universität Basel bietet als erste Schweizer Hochschule seit dem Wintersemester 2002 ein Studium der Nanowissenschaften an. Silizium-Atome dargestellt mit Hilfe des Rasterkraftmikroskops. Bereits ab Studienbeginn vereint das interdisziplinäre Curriculum des Studiengangs Nanowissenschaften die drei Disziplinen Biologie, Chemie und Physik in der Welt der Nanosysteme. Nach drei Jahren kann der Bachelor of Science mit Vertiefungsrichtung Nanowissenschaften erworben werden. Weitere drei Semester später ist der Abschluss als Master of Science in Nanowissenschaften möglich. Der Aufbau des Studiums und die Berechnung der Leistungen nach ECTS-Normen (European Credit Transfer and Accumulation System) ermöglicht den Studierenden der Nanowissenschaften ihre Studien an anderen europäischen Universitäten ohne Verzögerung fortzusetzen. Auch die Mobilität innerhalb der Universität Basel ist gewährleistet. Dank der international bekannten interdisziplinären Forschungstradition in Basel, getragen von den Departementen Biozentrum, Chemie und Physik, ist die Universität Basel seit 2001 Standort des Nationalen Forschungsschwerpunktes Nanowissenschaften (NCCR-Nano). Basel steuert dieses Netzwerk aus Hochschulinstituten und Industriepartnern. Neben international anerkannter Forschung verfolgt der NCCR-Nano mit dem Studiengang Nanowissenschaften auch die Aus- und Weiterbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses als vorrangiges Ziel. Interessierte Maturandinnen und Maturanden können sich auf der Homepage weitergehend informieren.

5 naturwissenschaftliche Fach mir am besten gefällt - jetzt mache ich alle. Elektronenwellen gefangen in einem Ring aus einzelnen Atomen. Voraussetzungen Interesse an Biologie, Chemie und Physik Begeisterung für das Erforschen des Nanokosmos Studium Bachelorstudium in Nanowissenschaften Masterstudium in Nanowissenschaften Masterstudium in Biologie, Chemie, Physik Berufsaussichten Grundlagenforschung an Hochschulen, Forschungseinrichtungen und in der Industrie Angewandte Forschung in der HiTech-Industrie Angewandte Forschung in Chemie- und Pharmaunternehmen Anwendungen und Entwicklung von nanowissenschaftlichen Messmethoden und Herstellungsverfahren

6 Ein Studium nahe Verlauf des Studiums Die Nanowissenschaften sind im Makroschwerpunkt Life Sciences der Philosophisch- Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Basel verankert. Die Studiengänge in Nanowissenschaften sind interdisziplinär und auf Strukturen und Phänomene im Nanometerbereich fokussiert. Grund- und Aufbaustudium (Bachelorstudium) Das Bachelorstudium vermittelt zunächst Grundlagen in den naturwissenschaftlichen Kernfächern Biologie, Chemie, Mathematik und Physik sowie Kenntnisse und Fähigkeiten in aktuellen Gebieten der Nanowissenschaften. Dank seiner grossen Flexibilität in der Auswahl der Lehrveranstaltungen erlaubt das Aufbaustudium den Studierenden, ihre Kenntnisse in Teilgebieten der Nanowissenschaften zu vertiefen. Die Blockkurse bieten den Studierenden die Möglichkeit, sich experimentell mit Nanowissenschaften zu befassen. Biologie Chemie Mathematik / Informatik Grundstudium 1. Semester Mikrobiologie I Chemie I Mathematik I Organismische Biologie Praktikum (Anorganisch) Werkzeuge der Informatik 2. Semester Zellbiologie Chemie II Mathematik II Wasserkanäle (Aquaporine) sind 3 nm grosse Proteine in Zellmembranen, die als Wasserfilter funktionieren. Sie sind z.b. in den Nieren wichtig. Das Bild wurde mit dem Rasterkraftmikroskop aufgenommen. 3. Semester Biochemie Genetik 4. Semester Mikrobiologie II Strukturbiologie I Bioenergetik I Biophysikalische Chemie Bioinformatik 5. Semester Physikalische Chemie Organische Chemie Praktikum (Organisch) Mathematik III Aufbaustudium 6. Semester

7 an der Forschung, in einem sich rapide entwickelnden Gebiet. Masterstudium Das Masterstudium umfasst zwei Projektarbeiten, die in die selbstständige wissenschaftliche Tätigkeit einführen. Aufbauvorlesungen und Seminare erweitern die Kenntnisse im Vertiefungsfach. Mit einer Masterarbeit und der Masterprüfung wird das Masterstudium abgeschlossen. Cholesterische Flüssigkristalle, aufgenommen mit optischer Nahfeldmikroskopie. Doktorat Schliesslich bieten die in Nanowissenschaften tätigen Forschungsgruppen der Departemente Biozentrum und Chemie und des Departements für Physik und Astronomie ausgezeichnete Möglichkeiten, das Doktorat in Nanowissenschaften zu erwerben. Physik Nanowissenschaften Wahlveranstaltungen Grundstudium Physik I Einführung (Nano I) Physik II Praktikum Physik III Exkursionen (Nano II) Angewandte Ethik Physik IV Praktikum Nano III Praktikum in Physikalischer Chemie Mathematik IV Kondensierte Materie Blockkurse (Praktika) Bioenergetik II Analytische Chemie I Anorganische Chemie I Bio-Organische Chemie Praktikum in Organischer Chemie Nanophysik Quantenmechanik Statistische Mechanik Blockkurse (Praktika) Molekulare Motoren Strukturbiologie II Analytische Chemie II Anorganische Chemie II Organische Synthese Physikalische Chemie II Numerik Elektrodynamik Proseminar in Experimentalphysik Aufbaustudium

8 Kontakt Prof. Dr. Wolfgang P. Meier Department of Chemistry Klingelbergstrasse Basel Koordination: Dr. Katrein Spieler Tel +41 (0) Fax +41 (0) Allgemeine Informationen (Anmeldung, Zulassung): Universität Basel Studiensekretariat Petersplatz Basel Tel +41 (0) studsek@unibas.ch Nanoturbinen als Energielieferanten der Zelle beobachtet mit dem Rasterkraftmikroskop. Verein der Studierenden der Nanowissenschaften Klingelbergstrasse Basel Nano-Stud@unibas.ch Impressum Gestaltungskonzept und Text: Dr. Christel Möller, Debbie Neyer, Frank Zoller, Manuel Vögtli, Markus Mangold, Prof. Dr. Andreas Engel. Bilder: National Center of Competence in Research Nanoscale Science. Druck: Thoma AG, Basel.