Nachrichten aus der Forschung
- Oktober 2011
Kundschafter im blauen Rauschen: Brownsche Bewegung unter eingehender Beobachtung
Das leiseste Zittern genügt, um etwas mitzuteilen. Kleine Teilchen, die in einer Flüssigkeit gelöst sind, registrieren, was in ihrem Umfeld vor sich geht,
und reagieren darauf. Ohne ausgetüftelte Messanordnung und ein hochpräzises Instrumentarium ist nicht zu entziffern, wie ihre Botschaft lautet,
doch wenn es gelingt, warten erstaunliche Auskünfte auf die Dechiffrierexperten. Mit Hilfe einer Kombination aus theoretischem Unterbau und sehr
diffizilen Experimenten konnten Physiker und Physikerinnen aus Erlangen, Lausanne und Basel erstmals beobachten, wie sich kleine Partikel in einem Lösungsmittels verhalten.
Was sich dabei ergibt, wirkt zunächst fantastisch: Der Bewegung eines Teilchen kann eine Farbe zugeordnet werden.
Thomas Franosch, Professor am Institut für Theoretische Physik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), stuft das Ergebnis sachlicher ein. "Damit hat sich eine Annahme bestätigt, die in Fachkreisen seit fünfzig Jahren gilt", erklärt der Erstautor der Studie zu diesem Thema, die am heutigen Donnerstag, 6. Oktober 2011, in der Fachzeitschrift Nature erscheint. "Bis jetzt war es allerdings nicht möglich, das Spektrum der Kräfte, die auf die Partikel wirken, direkt zu messen." Der Forschergruppe gelang dies, indem sie starke optische Fallen einsetzte, in denen ein einzelnes Teilchen festgehalten werden kann.
Vollständige Pressemeldung
Originalpublikation Nature 478, 85 (2011) und Kommentar, Ulrich F. Keyser: Statistical physics: Self-aware particles - Juni 2011
Koordinationsstarke Pinguine: Penguin Huddling Dynamics
Kaiserpinguinen gelingt es, bei extremen Temperaturen und orkanartigen Stürmen im antarktischen Winter
zu überleben, indem sie sich in dicht gepackten "Huddles" zusammenschließen. Doch wie gelangen
die Pinguine am Rand eines solchen Huddles in dessen Mitte, um sich aufzuwärmen? Diplom-Physiker
Daniel P. Zitterbart, Doktorand am Lehrstuhl für Physikalisch-Medizinische Technik unter Leitung von Prof.
Dr. Ben Fabry an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) fand heraus, dass alle Pinguine
innerhalb eines Huddles ihre Bewegungen genau koordinieren und sich in periodischen Wellen gemeinsam bewegen.
So wird die Huddlestruktur ständig durchmischt und die kostbare Wärme gerecht verteilt.
Die Ergebnisse wurden nun in der Zeitschrift PLoS ONE veröffentlicht
(http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0020260).
Die vollständige Pressemeldung auf der Homepage der Universität.
Weitergehende Informationen auf der Homepage des Lehrstuhls für Physikalisch-Medizinische Technik. - April 2011
DFG-Forschergruppe: Geometry and Physics of Spatial Random Systems (GPSRS)
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) richtet eine neue Forschergruppe mit dem Titel "Geometry and Physics of Spatial Random Systems" (GPSRS) ein,
die eine Brücke zwischen Mathematik und Physik schlagen soll.
Die Weiterentwicklung von Methoden und Modellen der räumlichen Stochastik und der Integralgeometrie soll helfen, komplex strukturierte Materialien wie Schäume,
Granulate oder Flüssigkristalle besser zu verstehen.
Beteiligt sind zu gleichen Teilen theoretische Physiker von der Erlanger Universität (Klaus Mecke, Gerd Schröder-Turk) und Mathematiker vom Karlsruher Institut für
Technologie (Sprecher Günter Last), die vom dänischen Exzellenzzentrum für 'Stochastische Geometrie und Bioimaging' in Aarhus (Direktorin Eva Vedel Jensen) unterstützt werden.
In der ersten Förderperiode erhält die Forschergruppe über drei Jahre hinweg insgesamt gut 1,5 Millionen Euro, die zur Hälfte für Projekte in Erlangen vorgesehen sind.
Die Aufgabe der Statistischen Physik in Erlangen ist dabei, die Herleitung von grundlegenden Beziehungen zwischen geometrischen und physikalischen Eigenschaften von kondensierter Materie, die Antwort auf folgende technologisch wichtige aber ungelöste Fragen geben könnte: Warum lassen sich ellipsenförmige Körner dichter packen als kugelförmige? Welche Form hat eine typische Zelle in einem Schaum? Wie kann man den Transport durch poröse Materialien durch die Form und Ausrichtung der Poren kontrollieren? Helfen sollen dabei Methoden der Feldtheorie, der Dichtefunktionaltheorie und der Perkolationstheorie. - Oktober 2010
Didaktik: So also tickt die Sonne - Ein Sonnenuhrengarten für die Realschule Höchstadt
Neun Sonnenuhren hat die Lehramtsstudentin Katharina Renner in den letzten Monaten zusammen mit 45 Fünft- und Sechstklässlern der Höchstadter
Realschule entworfen und schließlich auch angefertigt.
Eine der insgesamt drei Forschergruppen beispielsweise war zuständig für die Zylinder-Version unter den Sonnenuhren: Auf einem umgestalteten Abflussrohr thront ein Blumentopf, an dessen Rand ist ein Knauf befestigt, der den nötigen Schatten wirft. Diese Zylinder-Zeitmesser gibt es in drei Versionen, von denen jede ein bisschen anders tickt: je ein Zylinder für Sommer-, Winter- und Ortszeit.
Die zweite Forschergruppe hat horizontale, die dritte so genannte polare Sonnenuhren gebaut. Selbstverständlich gibt es auch diese beiden Typen jeweils in drei Versionen! Die Schüler haben auf sehr anschauliche Weise erfahren, wie die natürlichen Zeitmesser funktionieren.
Für die angehende Realschullehrerin Katharina Renner bilden die Entwicklung und der Bau der Sonnenuhren den praktischen Teil ihrer Zulassungsarbeit, die sie im Fachbereich Physikdidaktik an der FAU unter Anleitung von Frau Dr. Angela Fösel geschrieben hat.
Zeitungsartikel Nordbayrische Nachrichten vom 30.10.2010(externer Link) - August 2010
Glasübergang in eingeschränkter Geometrie
Der Glasübergang dichter Flüssigkeiten ist durch ein äußerst komplexes dynamisches Verhalten gekennzeichnet.
Beispielsweise erhöht sich in der Umgebung des Glasübergangs die Viskosität bei geringer Veränderung der Temperatur oder Dichte um
Größenordungen, bis es schließlich sogar zum vollständigen Stillstand jeglichen Fließverhaltens kommt.
Ein kohärentes Bild für diese Vorgänge konnte im Rahmen der Modenkopplungstheorie entwickelt werden, welche über die letzten 20 Jahre erfolgreich getestet wurde. Einer Kollaboration der Universität Mainz und Erlangen ist es nun gelungen, diese Theorie auch auf den Fall einer zwischen zwei Wänden eingeschränkten Flüssigkeit zu erweitern. Für das wichtige Modell dicht gepackter harter Kugeln konnte der Glasübergangspunkt als Funktion des Plattenabstands berechnet werden. Als nichttriviale Vorhersage ergibt sich, dass der Übergangspunkt vom flüssigen Zustand zum Glas kein monotones Verhalten aufweist, sondern vielmehr mit dem Plattenabstand oszilliert. Folglich kann man ein überraschendes Re-entry Phänomen beobachten, nämlich dass durch Veringerung des Plattenabstands das Glas auch wieder in eine flüssige Phase gelangen kann. Ein ähnliches oszillatorisches Verhalten der Diffusionskonstante wurde bereits in Computersimulationen für moderat dichte Systeme beobachtet. Als mikroskopische Ursache für derarte Phänomene wurde das Anordnen der Partikel in kommensurablen Randschichten identifiziert. Die Theorie ist auf Mischungen erweiterbar und ermöglicht Vorhersagen für das interessante Wechselspiel zwischen dem Packungsverhalten nahe der Wände und der Nahordnung der verschiedenen Partikelsorten.
Link zur Originalpublikation: Physical Review Letters 105, 125701 (2010)
Weitere Informationen: Prof. Dr. Th. Franosch, Theoretische Physik 1 - November 2009
PD Dr. Thomas Seyller erhät Walter-Schottky-Preis 2010 der Deutschen Physikalischen Gesellschaft
PD Dr. Thomas Seyller wird mit dem Walter-Schottky-Preis für Festkörperforschung ausgezeichnet. Dr. Seyller ist z.Zt.
Lehrstuhlvertreter am Lehrstuhl für Technische Physik (ehem. Prof. Dr. Lothar Ley) im Institut für Physik der Kondensierten
Materie. Der Walter-Schottky-Preis ist der prestigeträchtigste Preis, den die Deutschen Physikalische Gesellschaft jährlich
an einen jungen Festkörperphysiker vergibt.
Dr. Seyller wird ausgezeichnet "für seinen bedeutenden Beitrag zur Physik des Wachstums von Graphen, insbesondere zur Graphen-Synthese auf Siliziumkarbid". Der Walter-Schottky-Preis ist verbunden mit einem Preisgeld von 15.000 EUR das von der Siemens AG bereitgestellt wird. Graphen (Betonung auf der zweiten Silbe) besteht aus einer einzigen Lage von Kohlenstoffatomen, die in einem hexagonalen Netzwerk so angeordnet sind, daß sie den ersten wahrhaft zweidimensionalen Festkörper bilden. Graphen begründet damit eine neue Klasse von Materialien. Seine Entdeckung im Jahre 1994 hat zu weltweiten Forschungsaktivitäten geführt, die nur mit denen anläßlich der Entdeckung der Hochtemperatursupraleiter vergleichbar sind. Die Begeisterung der Wissenschaftler für dieses neue Material nährt sich aus den für einen Festkörper völlig neuen elektronischen, optischen und magnetischen Eigenschaften des Graphens. Ursache dafür ist die lineare Dispersionsrelation E(k) der Elektronen nahe des K-Punktes der hexagonalen Brillouinzone, an dem sich das bindende p-Band mit dem antibindenden p*-Band berührt. Dies führt zu einer doppel-kegelförmigen Bandstruktur. Formal entspricht dies der Dispersionsrelation ruhemasseloser Teilchen. Zusätzlich erzwingt die spezielle Symmetrie des Graphengitters mit einer zweiatomigen Basis eine zweikomponentige Wellenfunktion, wie man sie von der relativistischen Quantenmechanik her kennt. Zur Beschreibung der Ladungsträger und ihres Verhaltens muss man die Dirac-Gleichung für masselose Fermionen heranziehen. Eine Konsequenz davon ist z.B. das ungewöhnliche Landauniveau-Spektrum von Graphen, das zu einem neuen halbzahligen Quantenhalleffekt (QHE) führt. Weitere interessante Auswirkungen auf Streu- und Interferenzverhalten von Ladungsträgern (Stichwort Klein-Paradox) wurden vorhergesagt.
Diese revolutionären Eigenschaften stellen für den Forscher ein faszinierendes Labor neuer Physik dar, das es zu ergründen gilt; sie bergen aber auch ein ungeahntes Potential für Anwendungen, die von neuartigen Halbleiterbauelementen über chemische und biologische Sensoren bis zu Quanten-Computern reichen. Die wesentliche Voraussetzung für die Realisation des Potentials von Graphen ist allerdings eine reproduzierbare, homogene und großflächige Synthese der monoatomaren, geordneten Kohlenstoffschichten, die Graphen ausmachen. Hier liegt der bedeutende Beitrag von Herrn Dr. Seyller, der ein Verfahren entwickelt hat, mit dem Graphen in höchster Qualität und mit den Standardmethoden der Halbleitertechnik auf Siliziumkarbidsubstraten synthetisiert werden kann. In einem Kommentar zu der Seyllerschen Methode in der angesehenen Zeitschrift Nature heißt es sinngemäß, daß dieses Verfahren als ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer Graphen-basierten Elektronik für die post-Silizium Ära angesehen werden muß. Wie zur Bestätigung wurden im Forschungslabor der amerikanischen Navy bereits erste 3 Zoll Wafer mit Graphentransistoren nach der Seyllerschen Methode hergestellt.
Herr Dr. Seyller hat am Lehrstuhl für Technische Physik bei Herrn Prof. Dr. Ley sein Diplom gemacht und bei Herrn Prof. Dr. Wedler (Physikalische Chemie) promoviert. Nach einem zweijährigen Aufenthalt in den USA kehrte er an den Lehrstuhl für Technische Physik als Assistent zurück und habilitierte sich im Jahre 2006 für das Fach Physik. Der schnelle und erfolgreiche Einstieg in die Graphenforschung gelang ihm weil er sich im Rahmen der von der DFG geförderten Forschergruppe 476 "Siliziumkarbid als Halbleitermaterial" (Sprecher Prof. Dr. Lothar Ley) bereits intensiv mit den Oberflächeneigenschaften des Siliziumkarbids und hier insbesondere mit der Bildung von Graphitausscheidungen beschäftigt hatte. So konnte er bereits ein Jahr nach der Entdeckung des Graphens die ersten Arbeiten auf diesem Gebiet veröffentlichen und seine Synthesemethode entwickeln. - Juni 2009
Prof. Sir John B. Pendry ist Ehrendoktor unserer Fakultät
Der international bekannte britische Wissenschaftler Professor Sir John B. Pendry, PhD vom Imperial College
in London (Bild mitte) wurde von der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Erlangen-Nürnberg mit
der Ehrendoktorwürde (Dr. rer. nat. h.c.) ausgezeichnet. Die Ehrung erfolgte in Würdigung seiner
herausragenden Verdienste um das Verständnis der elektronischen und strukturellen
Eigenschaften von Oberflächen sowie der Physik des Lichts in optischen Metamaterialien. Hinsichtlich beider
Gebiete ist Sir John eng mit der Universität und dem hiesigen Max-Planck-Institut verbunden. Die
Ehrendoktorurkunde wurde von Dekan Prof. Dr. F. Duzaar und Vizepräsident Prof. Dr. H.-P. Steinrück überreicht. Die Laudatio hielt Prof. Dr. K. Heinz
vom Lehrstuhl für Festkörperphysik.
Im Anschluss referierte Professor Sir John Pendry über "Metamaterials Open New Horizons in Electromagnetism", wobei er über seine aufregenden Ergebnisse zu den Möglichkeiten der Konstruktion einer fehlerfreien Linse und einer Tarnkappe mit Hilfe aus Nanostrukturen hergestellter Metamaterialien berichtete. - Mai 2009
DFG Schwerpunktprogramm zum Thema "Graphen"
Ein unter Federführung von PD Dr. Thomas Seyller, Lehrstuhl für Technische Physik, gestellter Antrag auf Einrichtung eines
Schwerpunktprogramms Graphene ist von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) positiv beurteilt worden. Das SPP Graphene ist
somit einer von zwei neuen Schwerpunktprogrammen aus dem Bereich Materialwissenschaften. Insgesamt wurde die Einrichtung von 18
von 61 vorgeschlagenen Schwerpunktprogrammen beschlossen.
Graphen (Engl.: graphene) ist eine einzelne Lage von Kohlenstoffatomen und stellt den ersten wirklich zweidimensionalen Kristall dar. Im Vergleich zu anderen Kristallen hat Graphen außergewöhnlichen Eigenschaften von denen erwartet wird, dass sie zu neuen Entwicklungen in der Mikro- und Nanoelektronik, Sensorik und Displaytechnologie führen werden. Darüber hinaus schlägt Graphen eine Brücke zwischen Festkörperphysik und relativistischer Quantenphysik. Das SPP Graphene wird in den nächsten sechs Jahren zur Erforschung der Eigenschaften dieses Materials, seiner gezielten Herstellung, und seiner Anwendung beitragen.
DFG Schwerpunktprogramme zeichnen sich dadurch aus, dass sie vorhandene Kompetenzen zu aktuellen Forschungsgebieten vernetzen. Die erste Förderperiode des SPP Graphen beginnt 2010 und dauert drei Jahre bei einem Fördervolumen von 7 Millionen Euro. Die Ausschreibung erfolgt in Kürze durch die DFG. Förderanträge werden in einem strengen Auswahlverfahren auf ihre Qualität geprüft und müssen einen substantiellen Beitrag zum Thema liefern.
Nähere Informationen zum Thema "Graphen" www.graphene.nat.uni-erlangen.de. - März 2009
Auf der Schleuderbahn aus der Galaxis
Der gewaltigen Anziehungskraft einer Galaxis kann ein Stern normalerweise nicht entkommen.
Um so überraschender war 2005 die Entdeckung von gleich drei sogenannten Hyperschnellläufern.
Nur das extrem massereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße schien den Fachleuten
als Energielieferant in Frage zu kommen. Schwarze Löcher können nämlich nicht nur Materie
unwiderruflich an sich binden, sondern auch stark von sich weg schleudern. Nun hat eine Gruppe von
Astronomen unter Leitung von Prof. Dr. Ulrich Heber, Dr. Norbert Przybilla
(beide Astronomisches Institut) und Dr. Fernanda Nieva (Max-Planck-Institut für
Astrophysik, Garching) am Rand der Milchstraße ein Objekt entdeckt, für das diese Annahme nicht zutrifft.
Der Stern, der unaufhaltsam auf den intergalaktischen Raum zusteuert, ist stattdessen der verbliebene
Partner eines Doppelsternsystems, das durch eine Explosion zerrissen wurde.
Der Stern war dem Forscherteam bei der Analyse von Daten des 2.2m Teleskops der Europäischen Südsternwarte (ESO) aufgefallen. HD 271791 ist elfmal so schwer wie die Sonne und rast mit 2,2 Millionen Kilometer pro Stunde durchs All. Das reiht ihn unter die Hyperschnellläufer ein. Aber dieser Stern ist anders als seine superschnellen Kameraden. Die Berechnung seiner Flugbahn zeigte, dass das vier Millionen Sonnenmassen schwere Schwarze Loch im Zentrum der Milchstrasse nicht sein Ausgangsort gewesen sein kann. "Ganz im Gegenteil", erläutert Prof. Heber, "der Stern muss aus den äußeren Regionen der galaktischen Scheibe stammen, wo es überhaupt keine massereichen Schwarzen Löcher gibt." Vollständige Pressemeldung - Februar 2009
Dichtefunktionaltheorie beschreibt nematische Flüssigkristalle
Stäbchenförmige Moleküle können sich in einer Flüssigkeit spontan ausrichten und einen 'Flüssigkristall' bilden,
wenn ihre Dichte einen kritischen Wert übersteigt. Auch bei biologischen Viren oder in Suspensionen von stäbchenförmigen
Nanoteilchen kann man eine solche kollektive Ordnung beobachten, die man 'nematisch' nennt und technisch z.B. in
Flüssigkristallanzeigen (LCDs) nutzt. Hendrik Hansen-Goos hat nun in seiner Doktorarbeit eine Dichtefunktionaltheorie für
Flüssigkeiten mit stäbchenförmigen Teilchen entwickelt, die erstmals in der Lage ist, die Phasengrenze (rote Linie) zwischen isotroper Orientierung und nematischer Ausrichtung der Teilchen quantitativ korrekt und
in Übereinstimmung mit Simulationen (Punkte) zu berechnen.
Dass Ordnung spontan aus Unordnung entstehen kann, erklärte bereits 1949 Lars Onsager durch die höhere Entropie der nematischen Ausrichtung verglichen mit einer isotropen Verteilung der Teilchen. 1989 stellte Y. Rosenfeld eine Dichtefunktionaltheorie vor, die die Eigenschaften inhomogener Flüssigkeiten von harten Kugeln quantitativ genau erklären kann. Eine Erweiterung der Theorie für nicht-sphärische Teilchen war jedoch nicht in der Lage nematische Phasen zu beschreiben. Dies ist nun basierend auf integralgeometrischen Methoden gelungen und beschrieben in der Veröffentlichung Hendrik Hansen-Goos und Klaus Mecke, 'Fundamental Measure Theory for Inhomogeneous Fluids of Nonspherical Hard Particles', Physical Review Letters 102, 018302 (2009). - Dezember 2008
3D Kollagen-Strukturanalyse für die Tumorforschung
Tumore müssen sich zur Metastasenbildung durch ein Geflecht von
Kollagenfasern der extrazellulären Matrix zwängen. Um diesen Vorgang
quantitativ zu verstehen, ist die Kenntnis der Porengröße und anderer
morphologischer Eigenschaften des Kollagennetzwerkes notwendig.
Biophysiker und Theoretische Physiker an der Universität Erlangen haben in
Zusammenarbeit mit der Harvard University und der Australian National
University ein Verfahren zur morphologischen Analyse konfokaler 3-D
Datensätze entwickelt, um diese für die Tumorforschung wichtigen
Kollageneigenschaften zu bestimmen. Für die Ergebnisse haben die
Diplomanden Walter Mickel und Stefan Münster den diesjährigen Ohmpreis
erhalten. Die Arbeit ist in der Dezember-Ausgabe des Biophysical
Journals (Vol 95, Seiten 6072-80, 2008) veröffentlicht. Nähere Informationen erhältlich bei
Dr. G.E. Schröder-Turk, Lehrstuhl für Statistische Physik.
- Oktober 2008
Preisträger im diesjährigen "Innovationswettbewerb Medizintechnik" des BMBF : Phasenkontrast-Röntgenbildgebung
Das Projekt "Phasenkontrast-Röntgenbildgebung", an dem Forscher der Universität Erlangen (Koordinatorin Prof. Dr. G. Anton),
des Forschungszentrum Karlsruhe sowie Siemens Healthcare beteiligt sind, war in diesem Jahr unter den Gewinnern des "Innovationswettbewerb Medizintechnik" des
Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Die Phasenkontrast-Röntgenbildgebung nutzt in einem Computertomographie-Verfahren die Tatsache,
dass verschiedene Gewebe Röntgenstrahlen unterschiedlich stark brechen. Mit der Phasenkontrast-Röntgenbildgebung können
Weichteile beim Röntgen zukünftig kontrastreicher dargestellt werden. Das Bild links zeigt die Simulation der Propagation des Wellenfeldes hinter einem Phasengitter bei x=0.
Die neue Technik soll dabei helfen, Tumore und andere Gewebeveränderungen frühzeitiger aufzuspüren. Durch die bessere
Bildqualität kann zudem die Strahlungsbelastung der Patienten verringert werden.
- September 2008
HESS J0632+057: Ein neues Gammastrahlungs-Binärsystem in unserer Milchstrasse?
Julia Brucker, eine Doktorandin der Erlanger H.E.S.S.-Gruppe, hat
zusammen mit einem Team von Astronomen, ein neues astronomisches
Binärsystem, also ein System aus zwei sich
umkreisenden Sternen oder einem Stern und einem Sternenrest, entdeckt.
Das Binärsystem ist wahrscheinlich mit der unidentifizierten Gammastrahlungsquelle HESS
J0632+057 assoziiert. Damit erhöht sich die Anzahl der bekannten
Binärsysteme im Gammastrahlungsbereich von drei auf vier.
Die Natur der punktförmigen Gammastrahlungsquelle HESS J0632+057 (weißes Kreuz auf dem Bild) war bislang unbekannt. Nachfolgebeobachtungen mit dem XMM-Newton Röntgensatellit durchgeführt zeigten eine Röntgenquelle (siehe Bild) an der gleichen Position wie HESS J0632+057 und der des massiven Sterns MWC148, einem Stern der Spektralklasse B0pe. Die wahrscheinlichste Erklärung für die Gammastrahlungs- und Röntgenemission aus Richtung des Sterns ist, das es sich dabei um einen Partner eines Binärsystems handelt, wobei der andere Partner ein nicht sichtbarer kompakter Neutronenstern oder ein schwarzes Loch ist. Wechselwirkungen der beiden Partner miteinander können zur Emission von Gamma- und Röntgenstrahlung führen. Weitere Informationen über diese Entdeckung finden sie in der Veröffentlichung, die beim Astrophysical Journal eingereicht wurde und in einem Vordruck unter http://arxiv.org/abs/0809.0584. - Juli 2008
Strukturwandel von Kobaltoxid auf der Nanometerskala
Ultradünne Metalloxidfilme sind momentan Gegenstand intensiver Forschung im Bereich der
Oberflächenphysik, da sie z.B. besondere katalytische oder magnetische Eigenschaften aufweisen.
Im Rahmen zweier Diplomarbeiten in der Arbeitsgruppe von Prof. Heinz (Experiment: Kerstin Biedermann;
Theorie: Daniela Hock) konnte kürzlich gezeigt werden, dass in [111] Richtung gewachsene Kobaltoxidfilme
an der Oberfläche eine vollständig andere Kristallstruktur annehmen
(hexagonales Wurtzit anstelle kubischer Kochsalzstruktur).
Die dünnen Filme wurden auf einem Ir(100) Kristall gewachsen und experimentell mit LEED
(Elektronenbeugung) und begleitender theoretischer Beschreibung analysiert. Am Erfolg der Arbeit
waren auch maßgeblich die betreuenden Doktoranden Matthias Gubo und Wolfgang Meyer beteiligt.
Der dünne Kobaltoxidfilm hat durch den Wechsel im Kristallaufbau auf der Nanometerskala unterschiedliche
Eigenschaften. So wird wohl als Folge dieses Strukturwechsels die Oberfläche des
antiferromagnetischen Weitband-Halbleiters metallisch leitend, was für die technologische
Einsatzfähigkeit nanoskaliger Kobaltoxidfilme von großer Bedeutung sein könnte.
Veröffentlicht unter:
W. Meyer, D. Hock, K. Biedermann, M. Gubo, S. Müller, L. Hammer, and K. Heinz, Phys. Rev. Letters 101 (2008) 016103, "Coexistence of rocksalt and wurtzite structure in nanosized CoO films"