Auf dieser Seite: "Aktuelle Mitteilungen aus dem Department" und Nachrichten aus der Forschung".

Nachrichten aus der Forschung

  • 21. Juli 2016
    Magnetische Atome in Reih und Glied

    Eindimensionale Schematische Darstellung der eindimensionalen Atomketten: Die Sauerstoffmoleküle (rot) trennen die Metallatome - hier Kobalt (gelb) und Eisen (blau) - von der Iridium-Trägerschicht (grau). Die Pfeile zeigen die unterschiedliche Magnetisierung der Metalle an. (Grafik: FAU/Pascal Ferstl)
    Ein Teil der Faszination der Nanotechnologie ist darauf zurückzuführen, dass Materialien neue, unerwartete Eigenschaften aufweisen, wenn man sie in ihrer Dimensionalität einschränkt, das heißt, wenn man einen Kristall nicht in drei Dimensionen wachsen lässt sondern nur in zwei oder gar in einer. Letzteres bedeutet nichts anders, als die Atome in einer Kette anzuordnen. Die Eigenschaften einer solchen Kette ändern sich aber schon durch kleinste Fehler, z.B. ein einziges fehlendes oder falsch sitzendes Atom. Ein besonderes Interesse besteht in der Forschung daran, niederdimensionale magnetische Systeme zu verstehen, da diese zunehmend die Eigenschaften der heutigen magnetischen Datenspeicher dominieren. Für die Grundlagenforschung stellt sich zunächst aber das Problem, so eine Kette von magnetischen Atomen möglichst perfekt herzustellen und auch verifizieren zu können, dass es den gewünschten niederimensionalen Aufbau hat.
    In der Arbeitsgruppe von Prof. Heinz und Prof. Schneider am Lehrstuhl für Festkörperphysik der FAU Erlangen-Nürnberg und von Prof. Redinger am Center for Computational Materials Science der TU Wien ist es gelungen, ein faszinierendes eindimensionales magnetisches System herzustellen und in seinen Details aufzuklären. Die Forscher konnten zeigen, dass Sauerstoff das Wachstum von perfekten einatomaren Ketten aus Mangan, Eisen, Kobalt und Nickel auf einer Iridium-Oberfläche erlaubt. Diese Ketten entstehen selbstorganisiert (also "von selbst"), bedecken die gesamte Iridium-Oberfläche, sind lateral streng periodisch in einem Abstand von 0.8 nm angeordnet und können bis zu 500 Atome lang werden, ohne einen einzigen Baufehler aufzuweisen. Diese Perfektion konnte bislang in keinem anderen magnetischen System erreicht werden. Es zeigte sich darüberhinaus, dass die Materialien auch gemischt werden können, so dass man einerseits perfekte Ketten aus einem Material wachsen kann, andererseits aber auch Ketten in denen sich die Materialien abwechseln, so wie es in dem Bild gezeigt ist.
    Nach der Entdeckung der Ketten begann die eigentliche Forschungsarbeit der Gruppe: es mussten die Anordnung der Atome und die elektronischen bzw. magnetischen Eigenschaften der Ketten aufgeklärt werden. Dabei stellte sich heraus, dass die Sauerstoffatome für die Ketten eine wichtige Rolle spielen. Sie heben die Metallatome förmlich von der Unterlage ab, so dass die Kettenatome nur über die Sauerstoffatome mit dem Substrat verbunden sind. Erst dadurch erhalten die Ketten ihren quasi-eindimensionalen Charakter. Mit Hilfe der Berechnungen, die in der Arbeitsgruppe in Wien durchgeführt wurden, konnte gezeigt werden, dass sich die magnetischen Eigenschaften von unmagnetisch (Nickel) zu ferromagnetisch (Kobalt) und antiferromagnetisch (Eisen und Mangan) verändern. Daher lassen sich statistisch wohldefinierte Ensembles präparieren, in denen z.B. ferromagnetische Kettensegmente von antiferromagnetischen oder unmagnetischen Segmenten getrennt werden. Durch diese Arbeit ist dieses faszinierende System auch eines der strukturell am besten charakterisierten überhaupt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Physical Review Letters gerade veröffentlicht.

    Zur Pressemeldung der FAU
    Kontakt und weitere Informationen: Prof. Dr. M. Alexander Schneider

  • 4. Juli 2016
    Wie bringen sich menschliche Zellen nach Krafteinwirkung wieder in ihre ursprüngliche Form?

    Magnetische Mit diesem selbstgebauten Messgerät "Magnetic Tweezer", einer hochpräzisen Elektromagnet- nadel, haben die Wissenschaftler Zellskelette analysiert. (Bild: Navid Bonakdar)
    Menschliche Zellen verformen sich unter Krafteinwirkung. Aber wie stellen sie ihre ursprüngliche Form wieder her? Diesen für die Medizin und Biologie wichtigen Mechanismus beschreiben Wissenschaftler der Erlanger Biophysik (Prof. Dr. Ben Fabry) zusammen mit internationalen Kollegen nun erstmalig in einem Artikel in der Fachzeitschrift Nature Materials.
    Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass plastische Deformationen der Zelle durch mikroskopische Schäden im Zellskelett hervorgerufen werden, einem Netzwerk aus faserartigen Strukturen, die das Zellinnere durchziehen und die mechanische Stabilität der Zelle sichern. Die Ergebnisse helfen dabei, kranke Zellen im Vergleich zu gesunden Zellen genauer zu charakterisieren ‐ und damit beispielsweise Krebs, Lungen- oder Herzkrankheiten besser zu verstehen.
    Zur ausführlichen Pressemeldung der FAU...

  • 15. April 2016
    Der "Ein-Atom-Motor"

    Vakuumkammer Blick in Vakuumkammer, in der sich die Atom-Falle befindet. (Bild: Johannes Roßnagel).
    Den kleinsten Motor der Welt haben jetzt Physiker der FAU zusammen mit Kollegen der Universitäten Mainz und Kassel konstruiert: Die winzige Maschine besteht aus nur einem einzigen Atom und ist in der Lage, effektiv Wärme in Kraft umzuwandeln. Darüber berichten sie jetzt in dem renommierten Forschungsmagazin Science.
    Seit der industriellen Revolution spielen Wärmekraftmaschinen in unserer Gesellschaft eine entscheidende Rolle. Sie wandeln Wärme in Bewegung und trieben bzw. treiben zum Beispiel als Dampfmaschinen oder Motoren Fahrzeuge an. Ihr Funktionsprinzip ist recht einfach: Eine luftdichte Kammer wird erhitzt und wieder abgekühlt, wodurch sich das darin befindliche Gas ausdehnt und zusammenzieht. Durch die Druckschwankungen wird ein Kolben auf und ab bewegt, der über eine Kurbelwelle ein Schwungrad antreibt.
    Dieses Prinzip wenden die Wissenschaftler um Prof Dr. Ferdinand Schmidt-Kaler von der Universität Mainz, Prof. Dr. Kilian Singer von der Universität Kassel und Prof. Dr. Eric Lutz von der Universität Erlangen-Nürnberg auf ein einziges elektrisch geladenes Kalzium-Atom an. Vier nur wenige Millimeter lange Metallstäbchen halten das Teilchen in der Schwebe. Mithilfe eines elektrischen Rauschsignals wird das Atom dann in heftige Schwingungen versetzt und so aufgeheizt. Im zweiten Schritt wird es wieder abgekühlt, indem man seine Bewegungen abbremst. Dazu beschießen die Wissenschaftler das Atom mit einem Laserstrahl. Durch das Aufheizen und Abkühlen wird das Atom in Schwingungen versetzt - vergleichbar mit dem Auf und Ab der Kolben in den Zylindern eines klassischen Motors. Mit jedem Aufwärm- und Abkühlzyklus vergrößert das Atom seinen Schwingungsradius und speichert so Energie.
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Aktuelles

  • 3. Juli 2016
    Carina Kanitz holt Gold auf der Physik-Olympiade

    1. Reihe, v.l.n.r.: deutsche IYPT-Teilnehmer Sören Selbach, Carina Kanitz, Jonas Landgraf, Ann-Kathrin Raab, Fabian Eller; 2. Reihe: Die Betreuer Felix Wechsler, Florian Ostermaier und Michael Steck; Foto: Felix Wechsler


    Am Samstag, den 2. Juli 2016 fand in Jekaterinenburg in Russland das Finale des internationalen Physikwettbewerbs für Schüler ‐ International Young Physicists Tournament (IYPT) ‐ statt. Carina Kanitz vom Erlanger Schülerforschungszentrum ESFZ an der FAU war im deutschen Nationalteam mit dabei. Das Team kam in die Endauscheidung der letzten vier und hatte damit bereits eine Goldmedaillie gesichert. In diesem Finale belegte es schließlich Platz zwei und wurde damit Vizeweltmeister. "Ich bin unglaublich zufrieden mit dem zweiten Platz. Das war nochmal eine letzte harte Probe für uns", sagt Carina. Die fünf Jungphysiker des deutschen Teams wurden in einem nationalen Wettbewerb im Frühjahr diesen Jahres gekürt. Dass sie ihre Anstrengungen jetzt mit dem Vizeweltmeistertitel krönen konnten ist ein herausragender Erfolg. Carina Kanitz und das ESFZ unter Leitung von Prof. Gisela Anton und Dr. Angela Fösel freuen sich riesig. "Carina ist seit vier Jahren Teilnehmerin an den Forschungscamps unseres Schülerforschungszentrums. Das zeigt, dass der Weg zu einem solchen Erfolg weit ist und dass die stetige Förderung sich lohnt" sagt Gisela Anton. Dabei ist es ihr wichtig festzuhalten: "Das schöne dabei ist, dass diese viele Arbeit auch richtig viel Spass macht, sowohl für die Teilnehmer als auch für die Betreuer". Carina wird im Herbst diesen Jahres ein Physikstudium an der FAU beginnen. Als Studentin wird sie nicht mehr am Schülerwettbewerb teilnehmen dürfen. Aber sie wird als Betreuerin im Schülerforschungszentrum der FAU mitmachen und die nächsten Generationen talentierter Schüler für den internationalen Physikwettbewerb vorbereiten.

  • 15. April 2016
    Wissenschaftsrat empfiehlt ECAP-Forschungsbau

    Bild: Aurore Simmonnet, Sonoma State University


    Der Wissenschaftsrat hat in seiner heutigen Sitzung das ECAP Laboratory zur Förderung empfohlen. Dieser Forschungsbau der FAU mit einer Nutzfläche von etwa 3.500 Quadratmetern und Gesamtbaukosten in Höhe von 40 Mio. Euro (darunter Ersteinrichtungskosten in Höhe von 5 Mio. Euro) soll auf dem Erlanger Südgelände in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Instituten des Departments Physik und dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts entstehen. Der Bau ist für 148 Nutzer entworfen und wird Anfang 2022 bezugsfertig sein. Er wird eine exzellente Forschungsinfrastruktur für die Forschung in der Astroteilchenphysik bereitstellen, die an der FAU im Erlangen Centre for Astroparticle Physics (ECAP) gebündelt ist.
    Zur ausführlichen Pressemeldung der FAU...

  • 15. März 2016
    Frederic P. Schuller erhält den Ars legendi-Fakultätenpreis für Physik

    Foto: F.P. Schuller


    Der mit 5000 € dotierte Ars-legendi Preis Mathematik und Naturwissenschaften wird jährlich vom Stifterverband für herausragende, innovative und beispielgebende Leistungen in Lehre, Beratung und Betreuung verliehen.
    Die Preisverleihung findet am 5. April im Science-Center ExperiMINTa in Frankfurt/Main statt.





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