Festkörperforschung (Materie und Technologie)

Organische zweidimensionale Kristalle (O2DCs) sind synthetische Schichtmaterialien mit programmierbaren Topologien und schichtabhängigen physikalischen Eigenschaften, die sich zur Untersuchung elektronischer und ionischer Transportphänomene eignen. Die Entwicklung von On-Water-Oberflächensynthesestrategien zur Herstellung von O2DC-Filmen von der Mono- bis zur Few-Layer-Struktur mit maßgeschneiderten Architekturen ermöglicht eine präzise Einstellung der elektronischen Struktur und Oberflächenladung sowie ihre Integration in Van-der-Waals-Heterostrukturen, Elektronik und Membrantechnologien. mehr

Die Bewegung von Atomen ist entscheidend für chemische und strukturelle Umwandlungen in Molekülen. Aktuelle Forschungen ermöglichen es, molekulare Schwingungen in einzelnen Graphen-Nanobändern mithilfe von Femtosekunden-Kohärenter-Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie zu untersuchen. Diese Methoden bieten neue Perspektiven zur Beobachtung und Steuerung atomarer Bewegungen und unterstützen das Verständnis komplexer Licht-Materie-Wechselwirkungen. mehr

Kohlenstoff ist ein zentrales Element des Periodensystems und bildet verschiedene Allotrope, darunter Graphit und Diamant. Neueste Forschungen des Max-Planck-Instituts für Kohlenforschung haben Fullerene und Kohlenstoffnanoröhrchen in schweren Erdölfraktionen entdeckt. Das ist bemerkenswert, da Fullerene normalerweise mit hochenergetischen Ereignissen assoziiert werden. Mithilfe modernster analytischer Methoden und theoretischer Berechnungen wurden verschiedene Fullerene von C₃₀ bis C₁₅₀ charakterisiert, was neue Perspektiven in der Kohlenstoffforschung eröffnet. mehr

Chemische Transformationen entstehen durch den Austausch und die Reorganisation von Elektronen, deren Bewegung von Symmetrie und Quantenmechanik bestimmt wird. Wir nutzen topologische Materialien für die heterogene Katalyse und untersuchen, wie Chiralität, Berry-Krümmung und quantenmechanische Freiheitsgrade Elektronen leiten und so schnellere und selektivere Reaktionen ermöglichen. mehr

Wiederaufladbare Batterien (Akkus) haben unser Leben verändert, von Elektrofahrrädern bis hin zu Elektroautos, von heimischen Solarkraftwerken bis zu Gartengeräten. Doch sie haben auch Nachteile: Batterien laufen aus und können brennen. Deshalb wird an der Entwicklung von Feststoffbatterien gearbeitet, die sicherer und leistungsfähiger sind. Unsere Gruppe untersucht Feststoffbatterien auf mikroskopischem Niveau, um Alterungserscheinungen zu verstehen, zu reduzieren und deren Leistung zu verbessern.  mehr

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

Am Fritz-Haber-Institut (FHI) in Berlin entwickeln und nutzen wir neue experimentelle Methoden zur Charakterisierung, Kontrolle und spektroskopischen Untersuchung von Molekülen in der Gasphase, in Flüssigkeiten und an Oberflächen. Zwei Methoden, die unter der Leitung von H.-J. Freund zum Verständnis des Zusammenhangs zwischen Struktur und chemischer Aktivität in Modellsystemen für heterogene Katalysatoren, d.h. auf einkristallinen Substraten, erarbeitet wurden, stellen wir hier vor: Oberflächenaktionsspektroskopie (SAS) und Hochgeschwindigkeits-Spiral-STM (Rastertunnelmikroskopie). mehr

Atompräzise Graphen-Nanobänder (GNB) gelten dank ihrer anpassbaren elektronischen Eigenschaften als vielversprechend für die nächste Generation von Nanoelektronik und Spintronik. Die Abteilung Synthetic Materials and Functional Devices (SMFD) am MPI für Mikrostrukturphysik entwickelt Strategien zur präzisen Gestaltung von GNBs mit spezifischen Strukturtopologien. Ziel ist es, Bandlücken, Ladungsträgermobilitäten und topologische Zustände zu optimieren, um eine nahtlose Integration in diverse Anwendungen von Nanoelektronik und Spintronik zu ermöglichen. mehr

Wird ein Festkörper supraleitend, schließen sich jeweils zwei Elektronen zu sogenanneten Cooperpaaren zusammen welche im Einklang dieselbe koordinierte Bewegung ausführen. Moderne Computersimulationen von Hochtemperatursupraleitern geben uns neue Erkenntnisse wie genau sich Cooperpaare fortbewegen. Wir entdecken einen neuen Materiezustand, bei dem sich solche Paare nicht nur in der Ebene um sich selbst drehen, sondern auch besonders akrobatisch Drehungen in der dritten Dimension, ähnlich zu Saltos im Tanz, bilden. 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