Nachrichten und Forschungsmeldungen

Zwei Postdoktoranden am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) haben Postdoktorandenstipendien im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen (MSCA) erhalten. Dasom Kim aus der Gruppe „Quantum Condensed Matter Dynamics“ unter der Leitung von Andrea Cavalleri und Na Wu aus der Theorieabteilung unter der Leitung von Angel Rubio werden die Stipendien nutzen, um zu erforschen, wie künstlich hergestellte elektromagnetische Resonatoren zur Steuerung von Quantenmaterialien eingesetzt werden können – sowohl aus experimenteller Sicht, als auch aus theoretischer Sicht. Zusammen zeigen ihre Projekte die Bandbreite der Arbeit des MPSD im Bereich der Licht-Materie-Wechselwirkungen und der kohärenten Steuerung kondensierter Materie. mehr

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

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) und ein internationales Team unter der Leitung der Pohang University of Science and Technology (POSTECH) haben entdeckt, dass das einfache Verdrehen zweier Kristallstücke aus hexagonalem Bornitrid (hBN) gegeneinander Quantentöpfe erzeugt, die tiefes ultraviolettes Licht mehr als zehnmal effizienter emittieren als die beste derzeit verfügbare Halbleitertechnologie. First-Principles-Berechnungen von MPSD-Theoretikern in der Abteilung von Angel Rubio bestätigten den zugrunde liegenden Mechanismus. Die Ergebnisse wurden in Science veröffentlicht. mehr

Die Welt kommt nie wirklich zur Ruhe. Selbst in einem Vakuum bei ultrakalten Temperaturen, wo alle klassischen Bewegungen zum Stillstand kommen sollten, gibt es Quantenfluktuationen. In dünnen, zweidimensionalen Materialien gehören dazu zufällige Schwingungen, die elektromagnetische Felder verändern können – eine Eigenschaft, von der Theoretiker seit langem annehmen, dass sie für die Modifizierung von Materialien nützlich sein könnte. Angel Rubio, Direktor der Abteilung Theorie am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg, ist einer der Architekten dieser Idee. Zusammen mit Kollegen entwickelte Rubio den theoretischen Rahmen, der vorhersagt, dass Quantenfluktuationen in Hohlräumen die Eigenschaften von Festkörpern verändern können – ohne jegliche äußere Krafteinwirkung. Nun wurde diese Vorhersage erstmals experimentell bestätigt. In einem neuen Artikel, der in Natureveröffentlicht wurde, zeigt ein internationales Team von 33 Forschern aus 17 Institutionen – darunter eine große Gruppe vom MPSD –, dass Quantenfluktuationen allein aus dem Vakuum innerhalb atomdünner Schichten eines 2D-Materials die Eigenschaften eines nahegelegenen Kristalls verändern können. mehr

Die Untersuchung der Schwingungen von Atomen liefert detaillierte Informationen über die lokale Struktur und die Bindungen, die die Materialeigenschaften bestimmen. Die „tip-enhanced Raman spectroscopy“ (TERS) bietet eine extrem hohe Auflösung, um solche Schwingungen zu untersuchen. Krystof Brezina und Mariana Rossi vom MPI für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) sowie Yair Litman vom MPI für Polymerforschung (MPIP) haben gezeigt, dass realistische, quantenmechanische Simulationen für die Interpretation von TERS-Bildern von Molekülen und Materialien auf Oberflächen unerlässlich sind. Ihr Ansatz zeigt, wie Wechselwirkungen mit metallischen Substraten die Schwingungsbildgebung im Nanobereich verändern. Die Arbeit wurde nun in ACS Nano veröffentlicht. mehr

Forschende der ETH Zürich und des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) haben erstmals in sehr hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung gezeigt, dass Elektronen in bestimmten zweidimensionalen Materialien den Bewegungen der Atomkerne nur mit Verzögerung folgen. Diese Erkenntnis könnte in Zukunft zur Entwicklung neuartiger elektronischer Bauteile führen. mehr

Forscher des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) und Partnerinstitute haben eine allgemeine und experimentell realistische Methode entwickelt, um Moiré-Materialien mit quadratischem Gitter herzustellen, indem sie zweidimensionale Halbleiter mit rechteckigen Einheitszellen um 90 Grad verdrehen. Dieses einfache geometrische Verfahren erzeugt Moiré-Muster mit quadratischer Symmetrie und flachen, isolierten elektronischen Bändern, die sich auf ein abstimmbares Hubbard-Modell mit quadratischem Gitter abbilden lassen – den theoretischen Rahmen, der Magnetismus und Hochtemperatur-Supraleitung zugrunde liegt. Der Ansatz funktioniert für eine breite Klasse von Materialien und bietet leistungsstarke Werkzeuge zur Erforschung korrelierter Elektronenphasen in einer sauberen, über ein Gate abstimmbaren Plattform. mehr