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 und Forschungsgruppenleitern.

Exotische Inseln für magnetische Festplatten
Antiskyrmionen könnten einen Datenspeicher ermöglichen, der schnell, robust und sparsam im Energieverbrauch ist mehr
Das Heusler-Projekt soll Permanentmagnete hervorbringen, die anders als heutige Dauermagnete nur gut verfügbare Metalle enthalten mehr
Mit 300 Kilometern pro Sekunde zu neuer Elektronik

Mit 300 Kilometern pro Sekunde zu neuer Elektronik

Forschungsmeldung 22. Juni 2015
Ein Material mit superschnellen Elektronen, das den Riesenmagneto-Widerstand zeigt, könnte sich für elektronische Bauteile eignen. mehr

Material für dichtere Magnetspeicher

Forschungsmeldung 27. März 2015
Neue Legierungen, die sich stark magnetisieren lassen, ermöglichen höhere Speicherdichten auf Festplatten mehr
Perspektivwechsel im Elektronengebirge

Perspektivwechsel im Elektronengebirge

Forschungsmeldung 14. Mai 2014
In Bismut gilt das gängige elektronische Modell für Metalle nicht mehr
Widerstand unter Druck

Widerstand unter Druck

Forschungsmeldung 17. April 2014
Ein unkonventioneller Supraleiter leitet Strom bei höheren Temperaturen verlustfrei, wenn er gestaucht oder gedehnt wird mehr
Frustriert gegen den elektrischen Widerstand

Frustriert gegen den elektrischen Widerstand

Forschungsmeldung 18. Oktober 2013
Ein neues Modell für das magnetische Verhalten von Schicht-Kobaltaten könnte langfristig eine Erklärung der Hochtemperatur-Supraleitung ermöglichen mehr
Unschlüssige Quanten

Unschlüssige Quanten

Forschungsmeldung 21. Februar 2013
In Ytterbiumnickelphosphid gibt es einen bislang nicht für möglich gehaltenen quantenkritischen Punkt zwischen Ferromagnetismus und dem unmagnetischen Zustand mehr
Eisen sticht Edelmetall

Eisen sticht Edelmetall

Forschungsmeldung 11. Juni 2012
Eine Eisen-Aluminium-Verbindung könnte einen Palladium-Katalysator ersetzen und die Produktion von Kunststoffen billiger machen mehr
An den Grenzen einer neuen Metall-Physik

An den Grenzen einer neuen Metall-Physik

Forschungsmeldung 27. April 2012
In manchen Schwere-Fermionen-Verbindungen lassen sich Elektronen am quantenkritischen Punkt nicht mehr als Fermi-Flüssigkeit beschreiben mehr
Tunnelblick auf das Spiel der Elektronen

Tunnelblick auf das Spiel der Elektronen

Forschungsmeldung 15. Juni 2011
Rastertunnelmikroskope liefern Einblicke in rätselhafte elektronische Effekte in einigen Metallen mehr
Strom aus heißer Luft

Strom aus heißer Luft

Forschungsmeldung 9. Februar 2011
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. mehr
Magnetismus nimmt Elektronen den Widerstand

Magnetismus nimmt Elektronen den Widerstand

Forschungsmeldung 12. Dezember 2010
Magnetische Wechselwirkungen bewirken die Bildung von Cooper-Paaren und ermöglichen die unkonventionelle Supraleitung mehr
Ordnung und Bewegung am quantenkritischen Punkt

Ordnung und Bewegung am quantenkritischen Punkt

Forschungsmeldung 13. August 2010
In einer Ytterbium-Verbindung verringert sich die Zahl der Leitungselektronen am Nullpunkt der Temperatur plötzlich mehr
Friedensschluss im Festkörper

Friedensschluss im Festkörper

Forschungsmeldung 11. Juni 2010
Magnetismus und Supraleitung können gleichzeitig auf engstem Raum auftreten mehr
Wenn auseinander fällt, was zusammen gehört

Wenn auseinander fällt, was zusammen gehört

Forschungsmeldung 3. Juli 2009
Zwei Phänomene, die als verknüpft galten, treten unabhängig auf. Ein neuer Quantenzustand könnte dies erklären mehr

Quanteneffekte machen den Unterschied

Forschungsmeldung 16. Februar 2007
Deutsch-amerikanisches Forscherteam beobachtet neuartigen Phasenübergang am absoluten Nullpunkt mehr
Käfige aus dem Kolben

Käfige aus dem Kolben

Forschungsmeldung 21. September 2006
Max-Planck-Forscher finden einen einfache Methode, um Germanium in eine metastabile, käfigförmige Struktur zu bringen mehr
Magnete im Gleichtakt

Magnete im Gleichtakt

Forschungsmeldung 16. September 2005
Internationale Forschergruppe am Dresdner Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe erreicht erstmals Bose-Einstein-Kondensation im Festkörper mehr
Wissenschaftler enträtseln Quanteneigenschaften exotischer Materialien
Deutsch-amerikanisches Forscherteam beobachtet erstmals sprunghafte Änderung des "Fermivolumens" in einem quantenkritischen Material mehr
Gibt es eine bisher unbekannte Ursache der Supraleitung?

Gibt es eine bisher unbekannte Ursache der Supraleitung?

Forschungsmeldung 19. Dezember 2003
Internationales Forscherteam findet Hinweise, dass an der Supraleitung in bestimmten Metallen noch ein zweiter bisher unbekannter Mechanismen beteiligt ist mehr
Internationales Forscherteam beobachtet erstmals, wie "Schwere Elektronen" in eine magnetische und eine stromtragende Komponente auseinanderbrechen mehr

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?

Strom aus heißer Luft

MPF 4 /2010 Material & Technik
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.

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

2017 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. mehr

Topologische Weyl-Semimetalle

2016 Yan, Binghai; Felser, Claudia
Chemie Festkörperforschung Quantenphysik
Vor wenigen Jahren fanden theoretische Physiker heraus, dass die Topologie eines Materials zu neuen Quanteneigenschaften führen kann. Dieses einfache Konzept lässt sich auf die elektronische Struktur von halbleitenden Materialien anwenden, in denen relativistische Effekte wichtig sind. 2015 wurden verschiedene Materialien wie NbP, NbAs, TaP, TaAs und MoTe2 als vielversprechende, sogenannte Weyl-Semimetalle theoretisch vorhergesagt und daraufhin physikalisch untersucht. Das Besondere ist, dass Weyl-Fermionen, die in diesen Materialien als Quasiteilchen auftreten, in zwei Chiralitäten vorkommen. mehr

Den elektrischen Eigenschaften topologischer Isolatoren auf der Spur

2015 Höfer, Katharina; Becker, Christoph; Rata, Diana; Swanson, Jesse; Thalmeier, Peter; Tjeng, Liu Hao
Chemie Festkörperforschung
Mit der Entdeckung der topologischen Isolatoren wurden neue Wege zur Erzeugung einzigartiger Quantenteilchen eröffnet. Theoretiker haben viele spannende Experimente vorgeschlagen. Deren experimentelle Prüfung steht allerdings noch aus, ganz zu schweigen von Anwendungen. Das Haupthindernis ist die zusätzliche Leitfähigkeit, bedingt durch unvermeidbare Kristalldefekte sowie die Verunreinigung der Oberflächen. Für dünne Schichten von Bi2Te3 ist jedoch die nötige Qualität erreichbar, wenn die Herstellung und besonders die gesamte Charakterisierung im Ultrahochvakuum stattfinden. mehr

Vom Palladium zum edelmetallfreien Hydrierkatalysator – intermetallische Verbindungen in der Katalyse

2014 Armbrüster, Marc; Kovnir, Kyrill; Friedrich, Matthias; Grin, Yuri
Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften

Ein wissensbasiertes Konzept hat sich als effiziente Strategie zur Entwicklung innovativer Katalysatormaterialien erwiesen. Das Verständnis der Kristallstrukturen und der atomaren Wechselwirkungen der intermetallischen Verbindungen erlaubt die Auswahl geeigneter intermetallischer Verbindungen als effektive Katalysatoren. Im Gegensatz zum weit verbreiteten trial-and-error-Ansatz stellt die wissensbasierte Entwicklung eine vorteilhafte Alternative dar, die das Anwendungspotenzial intermetallischer Verbindungen in der heterogenen Katalyse aufzeigt.

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Totgeglaubte leben länger: Die Entdeckung eines supercoolen Magneten

2014 Brando, Manuel; Steppke, Alexander; Küchler, Robert; Lausberg, Stefan; Lengyel, Edit; Steinke, Lucia; Borth, Robert; Lühmann, Thomas; Krellner, Cornelius; Pedrero, Luis; Pfau, Heike; Tencé, Sophie; Rosner, Helge; Nicklas, Michael; Steglich, Frank; Geibel, Christoph
Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften

In der Verbindung YbNi4P2 wurde ein ferromagnetischer Phasenübergang bei einer extrem niedrigen Ordnungstemperatur von nur 0,15 K (−273°C) entdeckt. Die Eigenschaften dieses Phasenübergangs stehen im Widerspruch zu gängigen Theorien und belegen die Existenz eines ferromagnetischen Quantenkritischen Punktes. Dieser wurde bereits vor fast 40 Jahren diskutiert, seine Existenz galt aber in den letzten 15 Jahren als ausgeschlossen. Die Untersuchung von quantenkritischen Punkten ist nicht nur ein zentrales Thema der modernen Grundlagenforschung, sondern auch für technische Anwendungen relevant.

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Topologische Isolatoren aus chemischer Sicht

2013 Felser, Claudia; Chadov, Stanislav; Müchler, Lukas; Yan, Binghai; Kübler, Jürgen; Zhang, Shou-Cheng1
Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Quantenphysik Teilchenphysik
Topologische Isolatoren (TIs), Materialien mit einem neuen Quantenzustand, sind ein hochaktuelles Thema in der Festkörperforschung. TIs sind Halbleiter mit kleinen Bandlücken, aber mit stabilen metallischen Oberflächenzuständen. Bemerkenswert ist, dass sich topologische Isolatoren durch ab initio Berechnungen hervorsagbar und über chemische Konzepte identifizierbar sind. Eine systematische Suche nach neuen topologischen Isolatoren ist durch unser einfaches Rezept, basierend auf Bindungen, Bandstrukturen, Symmetrien, Orbitalen und Kernladungen, möglich. mehr

Neuartige Quantenzustände in Metallen

2013 Kirchner, Stefan; Wirth, Steffen; Pfau, Heike; Friedemann, Sven; Stockert, Oliver; Geibel, Christoph; Si, Qimao; Steglich, Frank
Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik
Quantenphasenübergänge sind zentraler Gegenstand der aktuellen Festkörperforschung. Insbesondere quantenkritische Punkte in metallischen Systemen sind bisher nur unvollständig verstanden. Wie sich zeigt, versagt die traditionelle Theorie der Metalle in der Nähe einer neuartigen Klasse von quantenkritischen Punkten. Ein tieferes Verständnis der Physik dieser neuartigen Quantenzustände liefert wertvolle neue Einsichten in das Auftreten von Magnetismus und Supraleitung in komplexen Materialien. mehr

Sr3[Co(CN)3] und Ba3[Co(CN)3]: „Einfache“ Verbindungen mit weitreichenden Auswirkungen auf die Chemie stark reduzierter Metallate

2012 Höhn, Peter; Jach, Franziska; Karabiyik, Boris; Agrestini, Stefano; Wagner, Frank-R.; Ruck, Michael; Tjeng, Liu Hao; Kniep, Rüdiger
Festkörperforschung Materialwissenschaften
In den isotypen Verbindungen Sr3[Co(CN)3] und Ba3[Co(CN)3] hat der CN-Ligand durch stärkere Reduktion und damit verbundene Bindungsschwächung erstmals seine "Unschuld" verloren. Für Cobalt wird eine geschlossenschalige (d10)-Konfiguration bestimmt. Die damit resultierenden mesomeren Grenzformeln für das trigonal-planare komplexe Anion, [Co1–(CN)2(CN)3–]6–, eröffnen eine neue Sicht auf die Chemie der Übergangsmetalle mit CN-Liganden. Schließlich sind auch Auswirkungen auf die Chemie der Carbonylmetallate zu erwarten. mehr

Widerstandslos dank Magnetismus

2012 Stockert, Oliver; Arndt, Julia; Jeevan, Hirale S.; Geibel, Christoph; Steglich, Frank
Festkörperforschung
Die Frage nach der Ursache für unkonventionelle Supraleitung ist eine der zentralen Fragen in der aktuellen Festkörperphysik. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für chemische Physik fester Stoffe haben in einer internationalen Zusammenarbeit herausgefunden, dass magnetische Wechselwirkungen für die Bildung von Cooper-Paaren und somit für den verlustfreien Stromtransport verantwortlich sind. Während in klassischen Supraleitern Magnetismus schädlich ist für die Supraleitung, ist Magnetismus für die Supraleitung in Materialen mit unkonventioneller Supraleitung unabdingbare Voraussetzung. mehr

Von der Alchimie zur Quantendynamik: Auf der Spur von Supraleitung, Magnetismus und struktureller Instabilität in den Eisenpniktiden

2011 Geibel, Christoph; Jesche, Anton; Kasinathan, Deepa; Krellner, Cornelius; Leithe-Jasper, Andreas; Nicklas, Michael; Rosner, Helge; Schnelle, Walter; Thalmeier, Peter; Borrmann, Horst; Caroca-Canales, Nubia; Kaneko, Koji; Kumar, Manoj; Miclea, Corneliu Florin; Ormeci, Alim; Schmidt, Burkhard; Schwarz, Ulrich
Festkörperforschung Materialwissenschaften
Der Zusammenhang zwischen Supraleitung, Magnetismus und Struktur in den kürzlich entdeckten Eisenpniktid-Supraleitern ist derzeit eines der heißesten Themen in der Festkörperphysik. Am Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe werden diese Materialien auf vielfältige Art untersucht, angefangen bei der Züchtung von Einkristallen, über Messungen zahlreicher physikalischer Eigenschaften, bis zu theoretischen Berechnungen und Modellierung ihrer elektronischen Zustände. Diese Zusammenarbeit hat bereits zu grundlegenden Erkenntnissen über die Physik dieser Systeme geführt. mehr

Harte Röntgen-Photoelektronenspektroskopie: neue Möglichkeiten für die chemische und physikalische Analyse

2010 Tjeng, Liu Hao; Weinen, Jonas
Festkörperforschung Materialwissenschaften
Forscher des Forschungsbereichs „Physik korrelierter Materie“ am Max-Planck-Institut für chemische Physik fester Stoffe in Dresden bauen ein neues Spektrometer an der Synchrotron-Forschungseinrichtung Spring8 in Japan auf, um Photoemissonsmessungen mit harter Röntgenstrahlung durchzuführen. Aufgrund der hohen kinetischen Energien der emittierten Photoelektronen wird eine größere Untersuchungstiefe der Proben ermöglicht, weshalb diese Technik der Photoelektronenspektroskopie für die Chemische Analyse für viele Materialien interessant ist. mehr

Kernspin-Resonanz-Spektroskopie als lokale Sonde: Untersuchungen zu Struktur und Magnetismus intermetallischer Phasen

2009 Haarmann, Frank; Baenitz, Michael; Brüning, Eva; Geibel, Christoph; Goebel, Thorsten; Jegli¿, Peter; Koch, Katrin; Pecher, Oliver; Rosner, Helge; Steglich, Frank; Grin, Yuri
Festkörperforschung Quantenphysik
Das Zusammenspiel von Struktur und Magnetismus intermetallischer Phasen ist von der lokalen sowie der periodischen Anordnung der Atome abhängig. Zur Entwicklung für ein Verständnis des lokalen Beitrags ist es von zentraler Bedeutung, diesen mit geeigneten Methoden zu untersuchen. Die Kernspin-Resonanz-Spektroskopie (NMR) erscheint hierfür bestens geeignet. mehr

Neue Phänomene durch stark wechselwirkende Elektronen

2008 Wirth, Steffen; Singh, Surjeet; Capan, Cigdem (Louisiana State University, Baton Rouge, USA); Nicklas, Michael; DiTusa, John F. (Louisiana State University, Baton Rouge, USA); Fisk, Zachary (University of California, Irvine, USA); Steglich, Frank
Starke Wechselwirkungen zwischen Elektronen in Festkörpern können zu interessanten, oft aber unvollständig verstandenen Phänomenen, wie etwa unkonventionelle Supraleitung und quantenkritisches Verhalten in Schwere-Fermionen-Metallen, führen. Obwohl Messungen des Magnetotransportes wichtige Hinweise auf den Einfluss antiferromagnetischer Spin-Fluktuationen auf die genannten Phänomene geben können, werden zum tieferen Verständnis umfassende experimentelle und theoretische Untersuchungen benötigt. mehr

Komplexität in der Welt intermetallischer Phasen

2007 Makongo, Julien Pierre Amelie; Burkhardt, Ulrich; Prots, Yurii; Niewa, Rainer; Kreiner, Guido
Festkörperforschung
Komplexe Intermetallische Phasen sind Verbindungen mit Merkmalen, die sie von einfachen Metallen unterscheiden. Große Elementarzellen mit teilweise mehr als tausend Atomen, ein hierarchisch strukturierter Aufbau und inhärente Fehlordnung sind wesentliche Charakteristika. Verursacht wird all dies durch eine Cluster-Substruktur, die sowohl Nahordnung, Fernordnung als auch das physikalische Verhalten prägt. mehr

Cu(II)-Verbindungen im Zusammenspiel von Kristallchemie und Magnetismus

2007 Rosner, Helge; Schnelle, Walter; Schmitt, Miriam; Janson, Oleg (St. Petersburg State University, Russland); Gerlach, Sylvia; Schmidt, Marcus; Huang, Ya-Xi; Liu, Wei; Gippius, Andrei (Moscow State University, Russland); Johannes, Michelle Dawn (NRL Washington, USA); Drechsler, Stefan-Ludwig (IFW Dresden); Richter; Johannes (Universität Magdeburg); Kniep, Rüdiger
Niedrigdimensionale Cupratverbindungen zeigen eine Vielzahl faszinierender magnetischer Eigenschaften. Es wird demonstriert, wie die Kombination von Elektronenstruktur- und Modellrechnungen, experimentellen Ergebnissen und kristallchemischen Aspekten ein grundlegendes Verständnis dieser Substanzklasse auf mikroskopischer Grundlage liefern kann. mehr

Gefüllte Skutterudite – Physik und Chemie von Eisen-Antimoniden der Alkali-, Erdalkali- und Seltenerd-Metalle

2006 Leithe-Jasper, Andreas; Schnelle, Walter; Rosner, Helge; Wirth, Steffen; Sichelschmidt, Jörg; Baenitz, Michael; Gippius, Andrei (Moscow State University, Moskau, Russland); Rabis, Annegrit; Raychaudhuri, Pratap (Tata Institute of Fundamental Research, Mumbai, Indien); Sheet, Goutam (Tata Institute of Fundamental Research, Mumbai, Indien); Burkhardt, Ulrich; Borrmann, Horst; Ramlau, Reiner; Mydosh, John A.; Steglich, Frank; Grin, Juri
Festkörperforschung
Neuartige ternäre intermetallische Verbindungen von Eisen und Antimon, in deren Kristallstruktur große, mit elektropositiven Elementen besetzbare Hohlräume existieren, zeigen ungewöhnliche magnetische und thermische Eigenschaften. Eine Untersuchung der chemischen Bindung und der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen wird vorgestellt. mehr

ZrAs1,4Se0,5 – Ein nicht-magnetisches Kondo-System mit den Eigenschaften eines einfachen Metalls

2005 Niewa, Rainer; Schmidt, Marcus; Cichorek, Tomasz; Auffermann, Gudrun; Ramlau, Reiner; Prots, Yurii; Schmidt, Ulrike; Völzke, Anja; Schulze, Katja; Burkhardt, Ulrich; Borrmann, Horst; Cardoso-Gil, Raúl; Schnelle, Walter; Schlechte, Andreas; Steglich, Frank; Kniep, Rüdiger
Chemie Materialwissenschaften
ThAsSe und UAsSe zählen zu den wenigen Beispielen für Verbindungen mit nicht-magnetischem Kondo-Effekt. Zum besseren Verständnis dieses Verhaltens wurden an einer im gleichen Strukturtyp kristallisierenden Verbindung des Systems Zr–As–Se aufwändige Untersuchungen zur chemischen Zusammensetzung, Kristallstruktur und elektrischem Widerstand bei tiefen Temperaturen durchgeführt. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass das ungewöhnliche Verhalten von ZrAs1,4Se0,5 auf dynamischen Phänomenen in der Anionenteilstruktur beruhen könnte. mehr

Quantenphänomene und Supraleitung

2004 Sparn, Günter; Gegenwart, Philipp; Sichelschmidt, Jörg; Coleman, Piers; Custers, Jeroen; Deppe, Micha; Ferstl, Julia; Geibel, Christoph; Grosche, Friedrich Malte; Neumaier, Karl; Pépin, Catherine; Steglich, Frank; Tokiwa, Yoshifumi; Trovarelli, Octavio; Voevodin, Vladimir; Wilhelm, Heribert; Yuan, Huiqiu
Festkörperforschung Quantenphysik
Die bis heute in der Medizin-, Informations- und Sensortechnik erzielten Entwicklungen beruhen alle auf Modellen, welche in der Physik und der Chemie wohletabliert sind und deren Kenntnisstand die Ergebnisse der Grundlagenforschung bis zur Mitte des letzten Jahrhunderts widerspiegelt. Weitere Fortschritte scheinen aber nur dann möglich zu sein, wenn wir einen neuen, weitgehend unbekannten Zustand der kondensierten Materie verstehen lernen, dessen Eigenschaften sich nicht im Rahmen dieser etablierten Modelle beschreiben lassen. Dieser neue Zustand wird durch Quantenphänomene dominiert. Quantenphänomene spielen immer dort eine Rolle, wo räumliche Dimensionen unter die Wellenlänge des Lichts fallen (Nanotechnologie) oder extrem starke Korrelationen im Elektronensystem des Festkörpers auftreten (Quanten-Halleffekt, Kolossaler Magnetwiderstand, Hochtemperatur-Supraleitung). Im Berichtszeitraum haben wir zwei herausragende Entdeckungen gemacht, welche auch für das Verständnis der Hochtemperatur-Supraleiter von entscheidender Bedeutung sein könnten. Bei der Beschreibung der Hochtemperatur-Supraleiter geht man bisher davon aus, dass die Supraleitung durch eine Kopplung der Ladungsträger an magnetische Fluktuationen erzeugt wird. In einem zu den Hochtemperatur-Supraleitern verwandten System (CeCu2Si2) haben wir erstmals neben Hinweisen auf die Existenz eines magnetischen Kopplungsmechanismus auch Hinweise auf die Existenz eines völlig neuartigen Kopplungsmechanismus erhalten. Die zweite Entdeckung stammt aus detaillierten Untersuchungen der physikalischen Eigenschaften von Metallen nahe an dem für die Supraleitung bedeutenden magnetischen quantenkritischen Punkt. Unsere Beobachtungen an der Verbindung YbRh2Si2 legen den Schluss nahe, dass die stark wechselwirkenden Ladungsträger nicht mehr als unabhängige Quasiteilchen aufgefasst werden können. Vielmehr scheinen in diesem System die nach der bisherigen Vorstellung extrem langlebigen Quasiteilchen bei Annäherung an einen magnetischen quantenkritischen Punkt in einen Ladungs- (Strom) und in einen Spinanteil (Magnetismus) zu zerfallen. mehr
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