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 und Forschungsgruppenleitern.

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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Quantenkommunikation: Aus Eins mach' Zwei

Ein Elektron erzeugt beim quantenmechanischen Tunneleffekt viel häufiger zwei Photonen, als theoretisch vorhergesagt

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Bundesforschungsministerin Karliczek besucht Max-Planck-Center in Kanada

Die Ministerin und eine Delegation des Bundestages lassen sich die erfolgreichen Kooperationen in Vancouver und Ottawa präsentieren

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Licht macht Ionen Beine

Die erstmals nachgewiesene Lichtsteuerung des Stromtransportes durch geladene Atome macht neue Anwendungen denkbar

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Kernspintomograf für einzelne Proteine

Dank einer verbesserten Auflösung kann ein Quantensensor einzelne Atome in Biomolekülen erkennen

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Ein neuer Fotokatalysator speichert die Energie des Sonnenlichts und könnte den Kern einer solaren Batterie bilden

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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.

Seit ihrer Entdeckung vor 100 Jahren wecken Supraleiter die Hoffnung, dass sie Strom ohne Verlust leiten könnten. Aber wie verlieren unkonventionelle Supraleiter ihren Widerstand?

Blutprobe im Nanotest

MPF 3 /2010 Material & Technik

Mit hochempfindlichen Diagnosechips wollen Forscher die Analyse von Blutproben revolutionieren.

Systemadministrator*in (m/w/d)

Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart 27. November 2019

Engagierter Mediengestalter Digital und Print (m/w/d)

Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart 26. November 2019

Wie und wie schnell ändern Feststoffe ihre Zusammensetzung?

2018 Merkle, Rotraut; Maier, Joachim

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik

Feststoffe können – innerhalb gewisser Grenzen – ihre Zusammensetzung ändern. Da in diesem zumeist sehr kleinen Bereich die Konzentrationen der ionischen und elektronischen Ladungsträger über Größenordnungen variieren, ist dieser Prozess nicht nur von grundlegendem Interesse, sondern auch für Anwendungen wie Sensoren, Brennstoffzellen und Batterien von großer Relevanz. Das Verständnis der Kinetik solcher Zusammensetzungsänderungen ist Voraussetzung für eine gezielte Funktionseinstellung.

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Sensorik am Quantenlimit

2018 Wrachtrup, Jörg; Kern, Klaus

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik

Nanoskalige Quantensensoren eröffnen neue Perspektiven von der Materialwissenschaft bis hin zur Bio- oder Medizinanalytik. Der Stuttgarter Arbeitsgruppe am MPI für Festkörperforschung gelang jüngst der Nachweis einzelner Proteine und deren Konformationsänderung mit einem Diamand-Quantensensor.

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Im Vergleich zu Transistoren auf der Basis anorganischer Halbleiter lassen sich organische Transistoren bei deutlich niedrigeren Temperaturen von etwa 100 Grad Celsius herstellen. Dies ermöglicht die Herstellung elektronischer Systeme auf diversen Substraten wie Kunststoff, Papier, oder Textilien. Da solche elektronischen Systeme für mobile Anwendungen von Interesse sind, spielt eine möglichst niedrige Versorgungsspannung der Transistoren eine wichtige Rolle. Aus diesem Grund haben wir einen extrem dünnen Gate-Isolator entwickelt, der die notwendige Versorgungsspannung auf 0,7 Volt reduziert.

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Higgs-Spektroskopie in Supraleitern im Nichtgleichgewicht

2017 Schwarz, Lukas; Fauseweh, Benedikt; Manske, Dirk

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Quantenphysik

In Supraleitern existiert eine kollektive Anregung von Cooper-Elektronenpaaren, die als Higgs-Mode bekannt ist. Bringt man das System aus dem Gleichgewicht, so können Higgs-Oszillationen auftreten, aus denen sich Eigenschaften der Energielücke im Supraleiter ableiten lassen. Für konventionelle Supraleiter oszilliert das System mit einer Frequenz, welche der zweifachen Energielücke entspricht. Für unkonventionelle Supraleiter können mehrere Higgs-Moden auftreten. Damit bieten sich Higgs-Oszillationen als spektroskopische Methode an, um Informationen über die Energielücken-Symmetrie zu erhalten.

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Quantenchemische Verfahren zur Beschreibung der elektronischen Struktur von Materialien

2016 Grüneis, Andreas; Alavi, Ali

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften

Mit quantenchemischen Verfahren zur Beschreibung der elektronischen Struktur von Materialien lassen sich starke elektronische Korrelationseffekten mit hoher Genauigkeit vorhersagen. Wegen der zur Berechnung und Speicherung der Viel-Elektronen-Wellenfunktion notwendigen Rechenleistung sind diese Methoden aber oft nicht anwendbar. In diesem Review berichten wir über neue Fortschritte, dank derer sich Moleküle und Festkörper mit hochgenauen Verfahren berechnen und die dazu notwendigen Rechenleistungen drastisch reduzieren lassen.

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