Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

Ziel der Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Physik fester Stoffe in Dresden ist es, neue Materialien mit ungewöhnlichen Eigenschaften zu entdecken. Dazu müssen sie die Zusammenhänge zwischen atomarem Aufbau, chemischer Bindung, Elektronenzustand und den Eigenschaften einer Verbindung grundlegend verstehen. Gegenstand der Forschung am Institut sind Verbindungen, die aus verschiedenen Metallen bestehen. Chemiker und Physiker, Experimentatoren und Theoretiker untersuchen mit modernsten Instrumenten und Methoden, wie sich die chemische Zusammensetzung, die Anordnung der Atome sowie äußere Kräfte auf das Verhalten der Elektronen auswirken. Denn diese sind für die magnetischen, elektronischen und chemischen Eigenschaften der Verbindungen – und damit für deren Einsatzmöglichkeiten als Werkstoff – verantwortlich.

Kontakt

Nöthnitzer Str. 40
01187 Dresden
Telefon: +49 351 4646-0
Fax: +49 351 4646-10

Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat eine International Max Planck Research School (IMPRS):

IMPRS for Chemistry and Physics of Quantum Materials

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren bzw. Direktorinnen und in den Forschungsgruppen.

Der quasi-quantisierte Hall-Effekt ist ein dreidimensionaler Verwandter des Quanten-Hall-Effekts in 2D-Systemen

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Ein neuartiges Material wurde entdeckt, das durch die Kopplung einer Ladungsdichtewelle mit der Topologie der elektronischen Struktur charakterisiert wird.

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Dreidimensionale Metalle zeigen Quanten-Hall-Physik, von der angenommen wurde, dass sie ausschließlich zweidimensionalen Materialien vorbehalten ist.

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Forscher entwickeln neue Hochdurchsatz-Methode zur Entdeckung magnetischer Topologie

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

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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.

Sie heißen Otoconien – winzige Kristalle, die im Gleichgewichtsorgan für Balance sorgen. Ein guter Grund, die Steinchen im Detail zu untersuchen.

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Der Quanten-Hall-Effekt in der dritten Dimension

2020 Gooth, Johannes

Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik

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 HfTe 5 ein echtes 3D-Gegenstück zum QHE in 2D-Systemen.

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Direkte Abbildung von Orbitalen in Quantenmaterialien

2019 Tjeng, Liu Hao

Materialwissenschaften Quantenphysik

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

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Erstmaliger Nachweis von Weyl-Fermionen mittels kernmagnetischer Resonanz

2018 Baenitz, Michael

Chemie Festkörperforschung Quantenphysik Teilchenphysik

Aufgrund des großen Kernquadrupolmoments von Tantal gelang erstmals der Nachweis von Weyl-Fermionen im Übergangsmetall-Monopniktid TaP mit Hilfe von kernmagnetischer Resonanz. Es wurden drei Tantal-Resonanzlinien experimentell nachgewiesen. Die Linien konnten theoretisch unter Einbeziehung der Spin-Bahn-Wechselwirkung berechnet werden. Es gelang es uns ferner, die theoretische Vorhersage für die Temperaturabhängigkeit der Spin-Gitter-Relaxation erstmals im Experiment zu bestätigen. Die lokale Resonanztechnik eröffnet somit neue Einblicke in die exotische Materialklasse der Weyl-Halbmetalle.

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Elektronische Quantenmusik

2017 Hassinger, Elena

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik

Jedes Musikinstrument hat seinen eigenen Klang, dessen Frequenzspektrum durch die Form des Instruments zustandekommt. Ähnlich dazu existiert auch in jedem Metall ein charakteristisches Frequenzspektrum, das die Eigenschaften der Elektronen darin widerspiegelt. Unsere Studie des Quantensounds der Elektronen in dem Metall PdRhO2 zeigt, dass diese sich in den Kristallebenen erstaunlich schnell, senkrecht dazu aber sehr schlecht bewegen. Die elektronische Quantenmusik klingt etwas anders als erwartet und hilft uns, die besonderen Transporteigenschaften dieser Metalle zu verstehen

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Kovalenz und Ionizität in Verbindungen mit MgAgAs-Struktur: Von Konzepten zur Strukturvorhersage

2016 Wagner, Frank R.; Bende, David; Grin, Yuri

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik

Die Analyse der chemischen Bindung in Verbindungen vom MgAgAs-Typ mittels chemischer Bindungsindikatoren im Ortsraum führte zu einer Verallgemeinerung der 8–N-Regel für Wechselwirkungen beliebiger Polarität. Ortsraum-Indikatoren ermöglichen eine Quantifizierung von Ionizität und Kovalenz, die zur Erklärung der unterschiedlichen Lage-Präferenz in Hauptgruppen- und Übergangsmetallverbindungen vom MgAgAs-Typ beitragen. Auf dieser Basis konnten aussichtsreiche Kandidaten für neue Verbindungen vom MgAgAs-Typ vorgeschlagen werden, die mehrheitlich durch Präparation bestätigt wurden.

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