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Sonifying optical properties using nanotube data
a new way of data analysis targeting an auditive interpretation of optical absorption spectra
Bernadette Czermak
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physics
Betreuer*in
Paola Ayala
DOI
10.25365/thesis.78689
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30038.01277.409611-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Sonifikation beschäftigt sich mit einer hörbaren oder auditiven Darstellungsmöglichkeit von Daten, die normalerweise graphisch (visuell) dargestellt werden. Kurzgefasst ist Sonifikation die Übersetzung von Daten in Töne. Diese Arbeit soll in diese Thematik im Zusammenhang mit der Festkörperphysik von Kohlenstoffnanoröhrchen und deren optischen Eigenschaften einführen. Konzepte für erste Sonifikation von halbleitenden einwandigen Kohlenstoffnanoröhrchen der ausgewählten Chiralitäten (9,1), (9,2) und (6,5) und deren optischen Absorptionsspektren werden beleuchtet. Das Ziel des Projekts ist für blinde und sehbehinderte Forscher ein Konzept zur auditiven Interpretation von Kohlenstoffnanoröhrchen-Spektra zu kreieren und damit eine Unterscheidung von verschiedenen Chiralitäten zu ermöglichen. Dafür werden verschiedene Konzepte vorgestellt die vor allem verschiedene Parameter Mappings untersuchen. Die erhaltenen ersten Tonausgaben weisen darauf hin, dass die Analyse mit den in dieser Arbeit erarbeiteten Konzepten zu komplex für große Datensets ist. Daher ist weitere Forschung und Weiterentwicklung dieser sowie anderer Konzepte notwendig. Für das frühe Stadium dieses Projekts zeigen zwei Konzepte einen vielversprechenden Startpunkt für vertiefendere Forschung. Diese sind das Konzept der Sonifikation von essenziellen Abschnitten der Spektren im Wellenzahl-Bereich von 8500 cm^{-1} und 18500 cm^{-1} mit Hilfe eines passenden "mappings" in Kombination mit sogenannten "Earcons". Die Prüfung der verschiedenen Konzepte auf Gültigkeit und Zuverlässigkeit basiert auf "proofs of concept" deren Interpretation auf einer persönlichen Auswertung basieren. Daraus lässt sich schließen, dass für eine komplette Analyse der Daten und Eigenschaften von einwandigen Kohlenstoffröhrchen in einem nächsten Schritt mehr Datendimensionen der Spektren in die Sonifikation miteingebunden werden müssen. Darüber hinaus soll ein weiteres Konzept, das sich mit der Farbabhängigkeit verschiedener Chiralitäten beschäftigt, ein komplimentäres Bild schaffen. Zusammen mit anderen Vorschlägen, bietet das Diskussions- und Abschlusskapitel dieser Arbeit Einblicke in zukünftige und vertiefende Möglichkeiten für die Weiterentwicklung dieses Projekts.
Abstract
(Englisch)
Sonification represents a research field in which the audible representation of data, that is usually visualized graphically, is targeted. In short, the translation of data into sounds is studied. This work aims to introduce and explore sonification together with aspects of the solid state physics of carbon nanotubes. The conceptual work towards first sonification concepts of optical absorption spectra of selected nanotube chiralities (9,1), (9,2) and (6,5) is presented and studied. The project targets the first steps towards an auditive distinction of different nanotube chiralities for blind and visually impaired researchers based on measured optical properties induced by energy band transitions. This is investigated using basic concepts of sonification, focusing on parameter mapping strategies. The results lead to first sound renderings of the three different chiralities. The auditive interpretation of these indicate the complexity of applying the sonification design on a large data set. This leads to the conclusion that an additional sonification design is required in the future. However, for the early stages of this project, the most promising concept is provided by an appropriately mapped sonification of the most crucial sections of the spectrum in the wavenumber range between 8500 cm^{-1} and 18500 cm^{-1}. The assessment of the validity and reliability of the approaches is based on personal proofs of concept, which lead to the conclusion that more research needs to be conducted for a complete audible understanding of the physical processes in nanotube data. Therefore, the consideration of additional data dimensions and the use of different kinds of nanotube data that facilitate the distinction of different chiralities are needed. One such concept involves the investigation of the (color) behavior exhibited by soluted single-walled carbon nanotubes. Along with other suggestions, the discussion chapter highlights different arguments for the consideration in further/future development of this project.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Sonifikation Absorptionsspektren optische Eigenschaften Kohlenstoffnanoröhren halbleitende einwandige Kohlenstoffnanoröhren
Schlagwörter
(Englisch)
sonification optical absorption spectra single walled carbon nanotubes optical properties carbon nanotubes parameter mapping sonification Earcon
Autor*innen
Bernadette Czermak
Haupttitel (Englisch)
Sonifying optical properties using nanotube data
Hauptuntertitel (Englisch)
a new way of data analysis targeting an auditive interpretation of optical absorption spectra
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
54 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Paola Ayala
Klassifikation
33 Physik > 33.07 Spektroskopie
AC Nummer
AC17571234
Utheses ID
76125
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |