Über das Institut

Das Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie erforscht die Struktur und die Eigenschaften von Materie im Bereich atomarer Längenskalen und ultrakurzer Zeitskalen im Femto- und Attosekundenbereich. Hierzu nutzen Forscher*innen die einzigartige Vielfalt an Hochleistungsstrahlungsquellen auf dem Forschungscampus Bahrenfeld, von den institutseigenen Lasern und dem Freie-Elektronen-Laser FLASH bis hin zur Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III und dem European XFEL. Diese Forschung führt zu völlig neuen Erkenntnissen über die Eigenschaften verschiedenster Materialien und ihre mögliche Nutzung.

Durch die Verbindung modernster experimenteller Methoden – von ultraschneller optischer und Röntgenspektroskopie über Nanofabrikation bis hin zur Herstellung zweidimensionaler Heterostrukturen – mit fortgeschrittenen theoretischen und numerischen Verfahren zielt unsere Forschung darauf ab, das kooperative Verhalten von Elektronen, Gittern und Licht über alle relevanten Längen- und Zeitskalen hinweg zu charakterisieren, zu verstehen und letztlich zu kontrollieren.

Gegenwärtig ist das Institut vor allem in den folgenden Forschungsfeldern tätig:

• Dynamik kondensierter Materie, mit einem Schwerpunkt auf Nichtgleichgewichtsphänomenen in Quantenmaterialien sowie der optischen Kontrolle kooperativer Zustände wie Supraleitung, Ferroelektrizität, Magnetismus und topologischer Ordnung.
• Mikrostrukturierte Quantenmaterie, mit einem Schwerpunkt auf der nanometergenauen Formgebung von Einkristallen zu mesoskopischen dreidimensionalen Architekturen, in denen das Zusammenspiel von Quantenmechanik und Geometrie in topologischen Halbmetallen, korrelierten Elektronensystemen und unkonventionellen Supraleitern untersucht werden kann.
• Nanoskalige Quantenmaterialien, mit einem Schwerpunkt auf der Synthese zweidimensionaler Van-der-Waals-Heterostrukturen und der Untersuchung ihrer korrelierten und topologischen Phasen, darunter unkonventionelle Supraleitung, Magnetismus sowie (fraktionale) Chern-Isolatoren.
• Theorie, insbesondere die Entwicklung von Ab-initio-Methoden und numerischen Werkzeugen zur Beschreibung und Kontrolle elektronischer Dynamik, Dekohärenz und Dissipation in Materialien, Nanostrukturen und molekularen Komplexen unter dem Einfluss zeitabhängiger elektromagnetischer Felder.

Das MPSD wurde offiziell am 1. Januar 2014 mit den Abteilungen Dynamik Kondensierter Materie von Andrea Cavalleri und Dynamik in Atomarer Auflösung von R.J. Dwayne Miller gegründet. Am 1. November 2014 kam die Abteilung Theorie von Angel Rubio hinzu. R. J. D. Miller verließ das Institut am 30. Juni 2020. Am 15. Juni 2021 wurde Philip Moll zum Direktor des MPSD ernannt, er leitet die Abteilung Mikrostrukturierte Quantenmaterie. 2024 wurden Jie Shan und Kin Fai Mak als neue Direktoren rekrutiert, und am 1. Januar 2025 traten sie mit zwei Abteilungen Nanoskalige Quantenmaterialien vollständig dem MPSD bei.

Das Institut ist ein Partner im Center for Free-Electron Laser Science (CFEL), gemeinsam mit DESY und der Universität Hamburg. Aktuell ist das MPSD im CFEL auf dem Forschungscampus Hamburg-Bahrenfeld beheimatet. Ein Erweiterungsgebäude für das wachsende Institut entstand nebenan.