Materialwissenschaften (Physik und Astronomie)

 

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. mehr

In meiner Gruppe arbeiten wir an neuen Rechenmethoden zur Beschreibung von elektronisch-angeregten Zuständen in Molekülen. Diese sollen sich vor allem auf Übergangsmetall-Komplexe anwenden lassen. Um auch Anregungen zwischen organischen Liganden und dem Metall-Zentrum beschreiben zu können, benutzen wir den Ansatz der zeitabhängigen Störungstheorie. Wir konnten dabei erreichen, dass auch Anregungen aus entarteten Grundzuständen möglich sind. Ferner haben wir eine einfache Methode entwickelt, welche die Genauigkeit der berechneten Anregungsenergien verbessert. 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

Durch Erkenntnisse, wie es in Feststoffbatterien zum Kurzschluss kommt, könnte sich deren Lebensdauer verlängern lassen mehr

Der Einsatz mechanischer Energie ist eine neue Art, chemische Reaktionen zu beschleunigen oder in neue Richtungen zu lenken. Die Ammoniaksynthese benötigt normalerweise 400-500°C und Drucke von 200-300 bar, aber kann unter Vermahlung in einer Kugelmühle bereits bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck ablaufen, selbst wenn die Raten deutlich geringer sind als beim technischen Prozess. Mechanokatalytische Reaktionen sind nicht auf die Ammoniaksynthese beschränkt, sondern wir haben eine ganze Reihe von Reaktionen entdeckt, die durch Einwirkung mechanischer Kräfte beschleunigt werden können. mehr

Durch Laserlicht erhält ein Halbleiter vorübergehend metallische Eigenschaften mehr

Bei starker Belastung splittern Haifischzähne entlang einer vorgegebenen Richtung und bleiben dadurch spitz mehr

Mikroskopische Strukturen könnten Perowskit-Solarzellen noch leistungsfähiger machen mehr

In der Katalyse und bei der Erforschung anderer Funktionsmaterialien werden große Datenmengen erzeugt. Die interdisziplinäre Nutzung aller dieser Daten unter Anwendung von Methoden der Informatik und künstlichen Intelligenz wird zu neuen Erkenntnissen in den Materialwissenschaften führen. Sie stellt jedoch hohe Anforderungen an die Qualität der Daten. Wir erarbeiten standardisierte Verfahren zur Erzeugung von (Meta-) Daten komplexer, dynamischer Systeme und tragen somit zu einer FAIRen Nutzung von Forschungsdaten als Grundlage für die Entwicklung neuer, zukunftssichernder Technologien bei. mehr