Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

Claire Donnelly und Eugene Kim erhalten den Heinz Maier-Leibnitz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft

Der sächsische Ministerpräsident Michael Kretschmer (CDU) und Max-Planck-Präsident Patrick Cramer haben am 4. September zu einem Festakt im Kulturpalast in Dresden eingeladen. Anlass war die 30-jährige Erfolgsgeschichte der Max-Planck-Instiitute in Leipzig und Dresden

Drei Vizepräsidentinnen und ein Vizepräsident bilden das neue Spitzenteam. Damit sind auch im Verwaltungsrat die Frauen in der Mehrheit

Bei 1,5 Millikelvin tritt ein neuer stark antiferromagnetischer elektronischer Zustand auf, der durch den Kernmagnetismus angetrieben wird

Rund 90 Prozent aller Materialien können an Oberflächen andere elektronische Zustände aufweisen als in ihrem Inneren

Technischer Fortschritt wird oft erst durch neue Materialien möglich, sei es in der Energieversorgung oder in der Informationstechnologie. Mit den Heusler-Verbindungen hat Claudia Felser, Direktorin am Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden, eine Fundgrube für Stoffe aufgetan, die mit vielversprechenden Eigenschaften für diverse Anwendungen aufwarten.

Selbst der effizienteste Motor erzeugt mehr Wärme als Antrieb. Doch einen Teil dieser ungenutzten Energie könnten thermoelektrische Generatoren in Strom verwandeln. Dieses Ziel verfolgen Juri Grin und seine Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für chemische Physik fester Stoffe in Dresden. Sie suchen nach Materialien, die sich dafür besonders gut eignen.

Seit ihrer Entdeckung vor 100 Jahren wecken Supraleiter die Hoffnung, dass sie Strom ohne Verlust leiten könnten. Aber wie verlieren unkonventionelle Supraleiter ihren Widerstand?

Selbst der effizienteste Motor erzeugt mehr Wärme als Antrieb. Doch einen Teil dieser ungenutzten Energie könnten thermo-elektrische Generatoren in Strom verwandeln. Forscher suchen nach geeigneten Materialien.

Durch die Kombination neuartiger Materialien zu elektromagnetischen Quantenschaltkreisen kann der Schaltkreis als empfindliche Sonde für die Materialstruktur verwendet werden, und starke Quanteneffekte im Material können genutzt werden, um eine neue Klasse von Geräten für die Quantentechnologie herzustellen.

Durch die Kombination von 3D-Druck im Nanomaßstab und magnetischer Mikroskopie können DNA-ähnliche magnetische Nanostrukturen erzeugt werden. Nanoskalige Texturen bilden sich im Material und auch im Magnetfeld, was neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnet.

Mit Hilfe eines kürzlich entwickelten Formalismus, der als topologische Quantenchemie (TQC) bezeichnet wird, wurde eine Hochdurchsatzsuche nach topologischen Materialien in bekannten Datenbanken wie der Inorganic Crystal Structure Database (ICSD) durchgeführt. Wir haben bis zu 20000 Materialien mit topologischen Eigenschaften [1, 2] und weitere rund hundert neue topologische magnetische Materialien [3] gefunden.  

Der Quanten-Hall-Effekt (QHE) in zweidimensionalen (2D) Metallen ist ein makroskopisches Quantenphänomen und hat dazu beigetragen, viele wichtige Aspekte der Quantenphysik aufzuklären. In gewöhnlichen dreidimensionalen (3D) Metallen ist der QHE gewöhnlich verboten, da die dritte Dimension die Quantisierung zerstört. Unsere Studien an den 3D-Metallen ZrTe ₅ und HfTe ₅ zeigen, dass deren Hall-Widerstand jedoch quasi-quantisiert sein kann, wenn sich genügend wenig Elektronen in den Materialien befinden. Damit ist der Hall-Effekt in ZrTe ₅ und HfTe₅ ein echtes 3D-Gegenstück zum QHE in 2D-Systemen.

Die Suche nach Materialien, deren Quantenzustände neue Eigenschaften generieren, konzentriert sich häufig auf Übergangsmetall- oder Seltenerd-Verbindungen, da die Präsenz von atomaren d- oder f-Elektronen vielversprechend für die Entstehung neuartiger Wechselwirkungen ist. Für effizientes Materialdesign muss aber die Aufenthaltswahrscheinlichkeit dieser Elektronen bekannt sein. Wir haben eine neue Methode entwickelt, diese Aufenthaltswahrscheinlichkeiten im Festkörper direkt abzubilden