Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie

Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie

Neue Methoden ermöglichen es Physikern und Biologen am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie, Neuland in der Wissenschaft zu betreten. Mithilfe neuer Strahlungsquellen, vor allem mit dem Röntgen-Freie-Elektronen-Laser, der am DESY in Hamburg gebaut wird, können die Forscher die Eigenschaften und das Verhalten von Materie mit einer räumlichen Auflösung von wenigen Nanometern und in Zeitintervallen von wenigen milliardstel Bruchteilen einer Milliardstel Sekunde abbilden. Auf diese Weise gewinnen sie völlig neue Einsichten in die Struktur und Funktion biologischer Materialien sowie in die Eigenschaften von Festkörpern und deren elektronische und strukturelle Dynamik. So kontrollieren Physiker mit dem kohärenten Licht von Lasern die kollektiven Eigenschaften, wie etwa die Supraleitung, komplexer Festkörper, zu denen unter anderem viele Keramiken zählen.

Kontakt

Luruper Chaussee 149, Geb. 99 (CFEL)
22761 Hamburg
Telefon: +49 40 8998-6570
Fax: +49 40 8994-6570

Promotionsmöglichkeiten

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

IMPRS for Ultrafast Imaging and Structural Dynamics

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren und Forschungsgruppenleitern.

Supraleitung: Fußbälle ohne Widerstand

Hinweise auf einen lichtinduzierten verlustfreien Stromtransport in Alkali-Fulleriden helfen bei der Suche nach supraleitenden Materialien für die Praxis

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Femtochemie: Atomballett in Zeitlupe

Mithilfe von kurzen Elektronenpulsen lässt sich eine Strukturänderung in einem komplexen Molekül wie im Film verfolgen

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Supraleitung ohne Kühlung

Supraleitung ohne Kühlung

3. Dezember 2014

Ein infraroter Laserblitz verändert kurzzeitig die Struktur eines Hochtemperatursupraleiters und bricht dessen elektrischen Widerstand so schon bei Raumtemperatur

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Graphen kann Laserblitze abgeben

Einzelne Kohlenstofflagen eignen sich als aktives Material für Terahertz-Laser, da sich darin eine Besetzungsinversion erzeugen lässt

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Kino der Moleküle

Kino der Moleküle

25. April 2013

Elektronenpulse zeigen den Wandel eines Kristalls vom Isolator zum Leiter

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Materialeigenschaften mit Licht wie mit einem Zauberstab schalten: Das ist das Ziel von Andrea Cavalleri. Der Direktor am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie in Hamburg verändert mit Lasern das Verhalten von Kristallen und erzeugt so etwa für kurze Zeit Supraleiter, die Strom bei Zimmertemperatur verlustfrei leiten.

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Lichtinduzierte Supraleitung: Fußbälle leiten Strom ohne Widerstand

2018 Först, Michael; Nicoletti, Daniele; Cavalleri, Andrea

Festkörperforschung Materialwissenschaften

Supraleiter zeigen die bemerkenswerte Eigenschaft, elektrischen Strom bei sehr tiefen Temperaturen widerstandslos leiten zu können. Der Einsatz dieser Materialien im alltäglichen Leben ist allerdings dadurch begrenzt, dass dafür Temperaturen von mindestens −70°C notwendig sind. In Kohlenstoff-basierten Molekülen gelang es nun, durch Bestrahlung mit intensiven mittelinfraroten Laserblitzen den supraleitenden Zustand kurzfristig bei höheren Temperaturen zu erreichen. Die Erkenntnisse helfen bei der Entwicklung neuer Materialien, die bei deutlich höheren Temperaturen supraleitend werden.

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Wie Licht Materie verändert: über den Einfluss von Laserlicht und einzelnen Photonen

2017 Ruggenthaler, Michael; Hübener, Hannes; Sentef, Michael A.; Appel, Heiko; Rubio, Angel

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Quantenphysik

Die Eigenschaften eines Materials, z.B. seine Leitfähigkeit, können durch Wechselwirkung mit Licht gezielt verändert werden. Dies kann mittels vieler Photonen in Form eines Laserstrahls geschehen, in manchen Fällen genügen aber bereits wenige Photonen. Forscher der Theorie-Abteilung am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie in Hamburg verwenden beide Extreme, um neuartige Zustände der Materie zu untersuchen: Mit Lasern können bisher unbeobachtete Materiezustände theoretisch erzeugt werden, und chemische Reaktionen lassen sich durch den Einfluss weniger Photonen verändern.

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Molekülkino aus Hamburg

2016 Hayes, Stuart; Manz, Stephanie; Bücker, Robert; Kassier, Günther; Miller, R.J. Dwayne.

Chemie Materialwissenschaften

Viele Prozesse in der Chemie des Lebens finden auf ultrakurzen Längen- und Zeitskalen statt. Ihre Beobachtung liegt damit jenseits der Möglichkeiten optischer Mikroskopie. Die Untersuchung solcher Prozesse mithilfe neuartiger Elektronenquellen stellt in vielen Fällen eine kostengünstige Alternative zu Röntgenuntersuchungen mit Synchrotronstrahlungsquellen und Freie-Elektronen-Lasern dar. Auch die Entwicklung von Methoden zur Bereitstellung flüssiger Proben ist essentiell für die Untersuchung vieler organischer Materialien.

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Supraleitung bei Raumtemperatur: ein Traum für Festkörperphysiker wird kurzzeitig Wirklichkeit

2015 Först, M.; Mankowsky, R.; Kaiser, S.; Hu, W.; Cavalleri, A.

Festkörperforschung Materialwissenschaften

Supraleiter können elektrischen Strom ohne jeden Widerstand transportieren, allerdings nur bei sehr tiefen Temperaturen. Mithilfe von kurzen mittelinfraroten Laserblitzen gelang es nun erstmals, eine Keramik bei Raumtemperatur supraleitend zu machen – wenn auch nur für wenige Pikosekunden. Es zeigte sich, dass dieser lichtinduzierte Zustand auf einer Verschiebung besonderer Atome des Kristallgitters basiert. Diese Erkenntnis könnte bei der Entwicklung von Materialien helfen, die bei deutlich höheren Temperaturen supraleitend werden und dadurch für neue Anwendungen interessant wären.

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