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Forschende am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg haben eine kontraintuitive Form des Elektronentransports entdeckt. In mikroskopisch kleinen Bauelementen aus dem Halbmetall Wismut führt das Entfernen von Material nicht – wie man allgemein annehmen würde – zu einer Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit, sondern kann diese sogar erhöhen. Die in Nature Physics veröffentlichte Studie zeigt, dass bei Anlegen starker Magnetfelder an dreidimensionale Metalle elektrische Ströme bevorzugt entlang der Oberflächen des Materials fließen können, was als chirale Oberflächenzustände bekannt ist. Diese Erkenntnis wirft ein neues Licht auf die bisher übersehene Rolle der Oberflächenleitung in Halbmetallen, die an die Quantengrenze getrieben werden. mehr

Forscher*innen am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg haben eine bemerkenswerte neue Form von Quantenverhalten entdeckt. In sternförmigen Kagome-Kristallen – benannt nach einem traditionellen japanischen Bambuskorb-Flechtmuster – synchronisieren sich Elektronen, die sich normalerweise wie eine laute Menschenmenge verhalten, plötzlich und bilden einen kollektiven „Song“, der von der Form des Kristalls abhängt. Die in Nature veröffentlichte Studie zeigt, dass die Geometrie selbst die Quantenkohärenz beeinflussen kann, was die Möglichkeit zur Entwicklung neuer Materialien eröffnet, bei denen die Form die Funktion bestimmt. mehr

Quantenmaterialien sind eine faszinierende Plattform für Zukunftstechnologien, da sie eine Vielzahl exotischer Phänomene beherbergen, die über den Rahmen der klassischen Physik hinausgehen. Unter ihnen stechen Van-der-Waals-Heterostrukturen hervor: Sie entstehen durch das Übereinanderlegen verschiedener zweidimensionaler Schichten, die nur ein Atom dick sein können. Diese Strukturen lassen sich bemerkenswert leicht manipulieren und bieten eine beispiellose Abstimmbarkeit und ein riesiges Forschungsfeld. Ein Team des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) und der Columbia University hat herausgefunden, dass Van-der-Waals-Heterostrukturen auf natürliche Weise als Resonatoren für langwelliges Terahertz-Licht (THz) dienen können. Diese Arbeit wurde in Nature Physics veröffentlicht. mehr

Chiralität ist eine grundlegende Eigenschaft von Materie, die viele biologische, chemische und physikalische Phänomene bestimmt. Chirale Festkörper bieten zum Beispiel spannende Möglichkeiten für Katalyse, Sensorik und optische Bauelemente, da sie einzigartige Wechselwirkungen mit chiralen Molekülen und polarisiertem Licht ermöglichen. Diese Eigenschaften werden jedoch bereits beim Wachstum des Materials festgelegt. Das bedeutet, dass die links- und rechtshändigen Enantiomere nicht ineinander umgewandelt werden können, ohne dass der Stoff geschmolzen und erneut kristallisiert wird. Forscher des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) und der Universität Oxford haben gezeigt, dass Terahertz-Licht Chiralität in einem nicht-chiralen Kristall induzieren kann, wobei entweder links- oder rechtshändige Enantiomere nach Wunsch entstehen. Diese in Science veröffentlichte Entdeckung eröffnet spannende Möglichkeiten zur Erforschung neuer Nichtgleichgewichtsphänomene in komplexen Materialien. mehr

MPSD-Direktor Philip Moll ist zum Fellow der American Physical Society (APS) gewählt worden. In ihrer Begründung hebt die Gesellschaft seine Leistungen auf dem Gebiet der mikrostrukturierten Quantenmaterie hervor. mehr