Max-Planck-Institut für Festkörperforschung

Max-Planck-Institut für Festkörperforschung

Lithiumbatterien, die Elektroautos mit Strom versorgen, Supraleiter, die Strom über weite Strecken ohne Verlust leiten, Solarzellen, die die Sonnenenergie ernten – alles Beispiele, die auf den elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften fester Stoffe beruhen. Mit solchen Phänomenen befassen sich die Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung. Zu den Festkörpern zählen Metalle, Keramiken, aber auch Kristalle organischer Moleküle. Wie die Strukturen dieser Materialien ihre elektrischen, mechanischen oder magnetischen Eigenschaften beeinflussen, wollen Festkörperforscher verstehen. Im Blick haben sie insbesondere Festkörper im Nanomaßstab, die sich anders verhalten als Materialien in größeren Dimensionen. Ihr Verhalten zu kontrollieren ist Voraussetzung, um elektronische Schaltkreise weiter zu verkleinern oder die Elektronik nach dem Siliziumzeitalter vorzubereiten.

Kontakt

Heisenbergstraße 1
70569 Stuttgart
Telefon: +49 711 689-0
Fax: +49 711 689-1010

Promotionsmöglichkeiten

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

IMPRS for Condensed Matter Science

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

Abteilung Theorie der elektronischen Struktur

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Abteilung Festkörper-Spektroskopie

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Abteilung Nanowissenschaften

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Abteilung Physikalische Festkörperchemie

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Abteilung Festkörper-Quantenelektronik

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Abteilung Quanten-Vielteilchensysteme

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Abteilung Theorie der elektronischen Struktur

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Abteilung Anorganische Festkörperchemie

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Abteilung Niedrigdimensionale Elektronensysteme

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

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Wabenförmige Anordnung von Kacheln, von denen etwa die Hälfte Porträts von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zeigen.

Rund die Hälfte der Max-Planck-Anträge auf einen ERC Advanced Grant war erfolgreich

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Ein extrem schnelles Mikroskop ermöglicht ungeahnte Einblicke in die Dynamik von Elektronen in Molekülen

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Die Max-Planck-Gesellschaft und die Alexander von Humboldt-Stiftung zeichnen Pablo Jarillo-Herrero, Anastassia Alexandrova und Sumit Gulwani aus

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Eine neue Technik ermöglicht es, die räumliche Struktur von Polysacchariden mit einem Rastertunnelmikroskop abzubilden

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Die Sonne schickt mehr Energie auf die Erde, als die Menschheit benötigt. Forschende um Bettina Lotsch, Direktorin am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart, arbeiten an Materialien, die helfen sollen, dieses großzügige Angebot für viele Zwecke nutzbar zu machen – nicht nur für die Energiewende.

Darauf mussten Pianisten lange Zeit verzichten: das Tastengefühl, das ihnen Elfenbein gibt. Dieter Fischer, Sarah Parks und Jochen Mannhart, die am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart gewöhnlich quantenelektronische Phänomene erforschen, haben Abhilfe geschaffen – mit synthetischem Elfenbein. Nun will ein Start-up-Unternehmen das Material im großen Stil produzieren, und das nicht nur für Pianotasten.

Als Brillanten können sie ein betörendes Feuer versprühen, doch das reizt Jörg Wrachtrup weniger an den Edelsteinen. Der Physikprofessor an der Universität Stuttgart und Fellow am dortigen Max-Planck-Institut für Festkörperforschung arbeitet mit eher unscheinbaren Diamanten. Daraus entwickelt sein Team Sensoren, um die molekulare Maschinerie einer lebenden Zelle live zu beobachten. Von den Einblicken in die Nanowelt könnte auch die Medizin profitieren.

Die Nanoelektronik ist Verheißung und Herausforderung gleichermaßen. Denn in ihren winzigen Dimensionen zeigen Elektronen, die das Betriebsmittel elektronischer Bauteile bilden, manche exotischen Quanteneffekte. Ihr Verhalten in Nanostrukturen untersuchen die Wissenschaftler in Klaus Kerns Abteilung am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart mit extrem empfindlichen Methoden.

In kaum einen Stoff setzen Materialwissenschaftler so große Hoffnungen für die Elektronik der Zukunft wie in Graphen. Die Teams um Klaus Müllen, Direktor am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz, und um Jurgen Smet, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart, arbeiten daran, dass sich diese Hoffnungen erfüllen.

Druckbar, flexibel und preiswert - diese Eigenschaften versprechen Ingenieure sich von der organischen Elektronik. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung und des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung untersuchen verschiedene Materialien, aus denen sich rollbare Bildschirme oder billige Chips für Massenprodukte herstellen lassen.

Promotionsstellen am Max Planck Graduate Center for Quantum Materials (w/m/d)

Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Hamburg Halle Erlangen Dresden Stuttgart 25. November 2024

Ausbildungsplatz für Kaufleute für Büromanagement (m/w/d)

Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart 8. Oktober 2024

Auszubildende zum Industriemechaniker (w/m/d) | Einsatzgebiet Feingerätebau

Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart 19. April 2024

Elektronische Korrelationen in Nickelat-Supraleitern

2023 Bogdanov, Nikolay A.; Katukuri, Vamshi M.; Alavi, Ali

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Quantenphysik

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.

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Vom Zahn der Zeit zernagt: Wie Kristallstrukturanalyse aus Röntgenbeugungsdaten an Pulvern hilft, die „Bynes Krankheit“ zu besiegen

2023 Bette, Sebastian; Dinnebier, Robert Ernst

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Quantenphysik

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.

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Hochdruck-Synthese eines kationischen Perowskit-Supraleiters

2022 Kim, Minu; Wedig, Ulrich; Takagi, Hidenori

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Quantenphysik

Unter hohem Druck lassen sich Quantenmaterialien mit beispiellosen Eigenschaften synthetisieren. Das bei einem Druck von 12 GPa synthetisierte, im Perowskit-Typ kristallisierende Antimonat Ba1−xKxSbO3 (BKSO) wird bei einer Temperatur unterhalb von Tc = 15 K (x=0,65) supraleitend. Der verwandte Perowskit Ba1−xKxBiO3 (BKBO) weist sogar eine Sprungtemperatur von Tc = 30 K (x=0,40) auf. Beide Verbindungen unterscheiden sich in der Verteilung der Valenzelektronen auf die Kationen (Sb oder Bi) und die Liganden (O). In BKSO werden Hinweise auf kovalente Metall-Sauerstoff-Bindungsanteile gefunden. 

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Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile – neue Perspektiven auf komplexe Quantensysteme mit vielen Teilchen

2022 Schäfer, Thomas

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Quantenphysik

Das Hubbard-Modell ist das einfachste Modell zur Beschreibung von stark korrelierten Elektronensystemen. Dieses Modell ist jedoch nicht exakt lösbar. Eine neue numerische Perspektive, der sogenannte multi-method, multi-messenger Zugang, hat das Potential um zu neuen Erkenntnissen über die faszinierenden Hochtemperatur-Supraleiter zu führen und wurde bereits erfolgreich für bestimmte Parameterbereiche angewandt.

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Lichtspeicherung mit Kohlenstoffnitriden: Von dunkler Photokatalyse zu Solarbatterien und lichtgetriebenen Mikroschwimmern

2021 Schlomberg, Hendrik; Kröger, Julia; Gouder, Andreas; Podjaski, Filip; Lotsch, Bettina Valeska

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Quantenphysik

Poly(heptazinimid), ein chemisch robustes und vielseitig einsetzbares Kohlenstoffnitrid, verfügt über einzigartige opto-elektronische und -ionische Eigenschaften. Diese erlauben die simultane Umwandlung und Speicherung von Sonnenlicht in ein und demselben Material. Von klassischer Photokatalyse über Photokatalyse im Dunkeln bis hin zu Sonnenbatterien, lichtgetriebenen Mikroschwimmern und neuartigen Sensoren – Kohlenstoffnitride sind materialchemische Allrounder und eröffnen neue Perspektiven im Grenzgebiet zwischen solarer Energiekonversion und elektrochemischer Energiespeicherung. 

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