Festkörperforschung (Physik und Astronomie)

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

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

Phasenübergänge werden durch die freie Energielandschaft bestimmt, deren Minima zum Auftreten geordneter Phasen führt. Jedoch sind viele Fragen hinsichtlich der Eigenschaften der Energielandschaften und der mikroskopischen dynamischen Prozesse während eines Phasenübergangs unbeantwortet. Wir haben mit ultrakurzen Laserpulsen die Energielandschaft unterschiedlicher Materialien untersucht, um die Mechanismen hinter den Phasenübergängen zu beleuchten. Mit dem Ziel, Materialeigenschaften auf ultraschnellen Zeitskalen zu kontrollieren, könnte dieser Ansatz z.B. neuartige Datenspeicher ermöglichen. mehr

Forscher entwickeln neue Hochdurchsatz-Methode zur Entdeckung magnetischer Topologie mehr

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 mehr

Erstmals lassen sich kristalline Schichten der Edelmetalle erzeugen, die nur aus einer Atomlage bestehen und halbleitend sind mehr

Eine neue Form der Spektroskopie liefert Erkenntnisse für die Entwicklung von widerstandslosen Stromtransportern bei Raumtemperatur mehr

Um das Verkehrsaufkommen auf unseren Straßen zu reduzieren, muss die Zahl der Passagiere je Fahrzeug erhöht werden. Dies kann durch Ride-Pooling und durch die Stärkung der Liniendienste geschehen. Mithilfe der Methoden der statistischen Physik haben wir eine Theorie solcher Systeme entwickelt, deren Vorhersagen wir durch Experimente (Pilotprojekte) bestätigen konnten. Wir haben dieses System inzwischen in die Nähe der Marktreife gebracht und streben in naher Zukunft eine kommerzielle Verwertung an mit dem Ziel, die Städte lebenswerter und das Land mobiler zu machen. mehr

Antiskyrmionen könnten einen Datenspeicher ermöglichen, der schnell, robust und sparsam im Energieverbrauch ist mehr