Festkörperforschung (Materie und Technologie)

 

Forschende entdecken im äußeren Zahnschmelz verschiedener Nagetierarten Arten ein eisenhaltiges Material, das auch menschliche Zähne widerstandsfähiger machen könnte mehr

Am Fritz-Haber-Institut (FHI) in Berlin entwickeln und nutzen wir neue experimentelle Methoden zur Charakterisierung, Kontrolle und spektroskopischen Untersuchung von Molekülen in der Gasphase, in Flüssigkeiten und an Oberflächen. Zwei Methoden, die unter der Leitung von H.-J. Freund zum Verständnis des Zusammenhangs zwischen Struktur und chemischer Aktivität in Modellsystemen für heterogene Katalysatoren, d.h. auf einkristallinen Substraten, erarbeitet wurden, stellen wir hier vor: Oberflächenaktionsspektroskopie (SAS) und Hochgeschwindigkeits-Spiral-STM (Rastertunnelmikroskopie). mehr

Atompräzise Graphen-Nanobänder (GNB) gelten dank ihrer anpassbaren elektronischen Eigenschaften als vielversprechend für die nächste Generation von Nanoelektronik und Spintronik. Die Abteilung Synthetic Materials and Functional Devices (SMFD) am MPI für Mikrostrukturphysik entwickelt Strategien zur präzisen Gestaltung von GNBs mit spezifischen Strukturtopologien. Ziel ist es, Bandlücken, Ladungsträgermobilitäten und topologische Zustände zu optimieren, um eine nahtlose Integration in diverse Anwendungen von Nanoelektronik und Spintronik zu ermöglichen. mehr

Wird ein Festkörper supraleitend, schließen sich jeweils zwei Elektronen zu sogenanneten Cooperpaaren zusammen welche im Einklang dieselbe koordinierte Bewegung ausführen. Moderne Computersimulationen von Hochtemperatursupraleitern geben uns neue Erkenntnisse wie genau sich Cooperpaare fortbewegen. Wir entdecken einen neuen Materiezustand, bei dem sich solche Paare nicht nur in der Ebene um sich selbst drehen, sondern auch besonders akrobatisch Drehungen in der dritten Dimension, ähnlich zu Saltos im Tanz, bilden. mehr

Die Möglichkeit, Milliarden von Transistoren auf Computerchips unterzubringen, hat unsere Gesellschaft maßgeblich verändert. Für immer leistungsfähigere Systeme zur Datenverarbeitung spielt auch die Photonik eine große Rolle. Während die Miniaturisierung von elektronischen Komponenten schon seit mehr als 40 Jahren stetig voranschreitet, ist das Forschungsfeld der integrierten Photonik relativ neu. Am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts haben wir Prozesse entwickelt, um optische Schaltkreise auf Mikrochips herzustellen, die für die Datenübertragung und optische Signalverarbeitung genutzt werden können. mehr

Historische kalkhaltige Objekte, wie z. B. antike Amphoren, sind während der Lagerung in Museen einer Vielzahl von Umwelteinflüssen über Jahrhunderte ausgesetzt. Besonders häufig treten weiße, nadelförmige Ausblühungskristalle auf kalkhaltigen Objekten auf. Dieses Phänomen ist als „Bynes Krankheit“ bekannt. Die teilweise äußerst komplexen Kristallstrukturen einiger dieser Verbindungen konnten wir anhand von Röntgen-Beugungsdaten an Pulvern entschlüsseln. Neben dem rein wissenschaftlichen Interesse konnten wir auch Beiträge zum Erhalt der kalkhaltigen Kulturgüter liefern. mehr

Starke Wechselwirkungen zwischen Elektronen spielen eine zentrale Rolle bei der Hochtemperatur-Supraleitung von dotierten Kupraten. Die Entdeckung dieser Eigenschaft in den isostrukturellen und isoelektronischen Nickeloxiden ist bedeutsam, obwohl sie sich erst drei Jahrzehnte nach ihrer Entdeckung in Kupraten realisieren ließ. Durch den Einsatz von ab-initio Quantenchemiemethoden untersuchen wir die Unterschiede in der elektronischen Struktur dieser scheinbar ähnlichen Systeme und schließen damit Rückschlüsse auf die mikroskopischen Ursachen des Phänomens. mehr

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

Durch mechanische Spannungen lassen sich die physikalischen Eigenschaften in oxidischen Heterostrukturen gezielt modifizieren. Hierzu haben wir La_0.5Sr_0.5MnO₃-Schichten zwischen La₂CuO₄-Schichten eingebettet und diese auf unterschiedlichen Substraten aufgebracht. Dadurch konnten wir die mechanischen Spannungen innerhalb der LSMO-Schichten systematisch einstellen. Innerhalb der Schichten bestimmen wir die Ladungsverteilung atomar aufgelöst mittels der Elektronen-Energieverlust-Spektroskopie (EELS) und korrelieren diese mit Messungen der Leitfähigkeit sowie der magnetischen Eigenschaften.
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Ein neuartiges Material wurde entdeckt, das durch die Kopplung einer Ladungsdichtewelle mit der Topologie der elektronischen Struktur charakterisiert wird. mehr