Fachbereich Physik


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Führungen in den Forschungsgruppen

Während die Physik-Probestudiums, am Dienstagvormittag, bieten verschiedene Arbeitsgruppen des Fachbereichs Physik Einblicke in ihr Forschungsgebiet und die tägliche Arbeit. Die Führungen beginnen um 11.10 Uhr und um 11.40 Uhr und dauern jeweils ca. 20 Minuten pro Arbeitsgruppe. Sie können also zwei verschiedene Forschungsgruppen besuchen, die Sie sich selbst auswählen.

Versäumen Sie bei den Führungen nicht, Fragen zu stellen! Neben fachlichen Auskünften werden Ihnen die wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter oder die Arbeitsgruppenleiter, die die Führungen durchführen, sicher auch gerne Fragen zur Motivation und ihrem Interesse an dem Forschungsgebiet und ihrer Arbeit beantworten.

Übersicht über die angebotenen Führungen in den Forschungsgruppen

Erste Führung: 11.10 bis 11.30 Uhr

Zweite Führung: 11.40 bis 12.00 Uhr

 

  1. Dünne Schichten und Grenzflächen
  2. Makromolekülstruktur
  3. Ultrakurzzeitphysik
  4. NanoScience
  5. Elektronischer Transport
  6. Quantenspintronik
  7. Metallorganische Nanostrukturen

 

Vorstellung der Forschungsgruppen

1. Dünne Schichten und Grenzflächen (Arbeitsgruppe Prof. Wollschläger)

Im Zuge der fortschreitenden Miniaturisierung in der Halbleiterindustrie werden neue Verfahren und Materialien zur Herstellung von Bauteilen und Schaltungsstrukturen immer wichtiger. Die dafür essentiell wichtige Grundlagenforschung wird im universitären Bereich in der Physik und hier speziell in der Oberflächenphysik durchgeführt.

In Ultrahochvakuumkammern werden verschiedene Materialien, die neue oder verbesserte Eigenschaften aufweisen, auf Metall- oder Halbleitersubstrate aufgedampft, und deren Wachstum sowie die sich ergebenden Strukturen untersucht. Eines der hierbei verwendeten Verfahren ist die Beugung langsamer Elektronen (LEED) im Energiebereich zwischen 40eV und 200eV. Damit lassen sich Veränderungen der Morphologie, die durch Variation der Präparationsparameter hervorgerufen werden, während des Aufdampfprozesses qualitativ und quantitativ nachweisen.

Die Laborführung umfasst eine kurze Einführung in die Ultrahochvakuumtechnik und die verwendeten Messverfahren. Danach wird mithilfe des LEEDs an einer UHV-Kammer eine Messung an einem Siliziumkristall vorgenommen.

Treffpunkt: 2. Stock, Westflügel (R. 32/247)

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2. Makromolekülstruktur (Arbeitsgruppe Prof. Steinhoff)

Die Arbeitsgruppe für Makromolekülstruktur befasst sich mit der Bestimmung der Struktur und der Dynamik biologisch oder medizinisch relevanter Makromoleküle mit dem Ziel, ihre Funktion auf atomarer Ebene zu verstehen.

Besonderes Gewicht liegt dabei auf der Anwendung und der Weiterentwicklung des sehr jungen Ansatzes der ortsspezifischen Spinmarkierung in Verbindung mit der Elektronenspinresonanz-Spektroskopie: Bei dieser Methode wird an eine interessierende Stelle des Makromoleküls ein kleines Molekül mit einem magnetischen Moment gebunden. Über die absorbierte Energie der magnetischen Momente während der Umorientierung in einem externen, starken Magnetfeld lassen sich Rückschlüsse auf die Umgebung innerhalb des Makromoleküls ziehen.

Die Laborführung wird einen Einblick geben in die Elektronenspinresonanz (ESR) sowie in weitere interdisziplinär geprägte Verfahren der Arbeitsgruppe. Außerdem sollen typische Aufgaben und Tätigkeiten von angehenden Physikern im Rahmen von Abschlussarbeiten vorgestellt werden.

Treffpunkt: 3. Stock, Westflügel (R. 32/352)

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3. Ultrakurzzeitphysik (Arbeitsgruppe Prof. Imlau)

Optische Technologien, wie DVD-Player, LCD-Displays, Laserpointer, Leuchtdioden u.v.m. sind in unseren Alltag sehr verbreitet. Diese Technologien nutzen eine Reihe physikalischer Phänomene, die speziell in optischen Materialien wie beispielsweise in Gläsern, Kristallen und Flüssigkristallen oder Polymeren, beobachtet werden. Im Hinblick auf neue optische Technologien werden in unseren Laboratorien verschiedene - meist noch unverstandene - physikalische Phänomene in optischen Materialien und die optischen Eigenschaften der Materialien selbst untersucht.

Die Laborführung beginnt mit einer kurzen Einführung in die Welt der optischen Technologien. Die experimentelle Vorgehensweise bei der Erforschung neuer Phänomene wird in unseren Laser-Laboratorien an verschiedenen Aufbauten demonstriert. Im Mittelpunkt der Führung stehen optische Materialien für Hochleistungslasersysteme, für holographische Massenspeicher, für Telekommunikationsanwendungen, für Weißlicht-Leuchtdioden, aber auch für leistungsstarke CPUs der nächsten Generation.

Treffpunkt: 1. Stock, Südflügel (R. 32/141)

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4. NanoScience (Arbeitsgruppe Prof. Reichling)

Bei der Untersuchung von Nanostrukturen wird die Rasterkraftmikroskopie eingesetzt. Dabei werden Wechselwirkungskräfte zur Abbildung atomarer Strukturen ausgenutzt wie z. B. die anziehenden van-der-Waals-Kräfte oder die abstoßenden Coulombschen Wechselwirkungskräfte. Wird ein schwingender Biegebalken mit scharfer Spitze in die Nähe einer Probenoberfläche gebracht, führt diese Kraftwirkung zwischen Spitze und Probe zu einer Änderung der Resonanzfrequenz. Aus der Änderung der Schwingungsfrequenz kann auf Art und Stärke der Wechselwirkung zurückgeschlossen und so ein Bild der Oberfläche erstellt werden. Weiterhin ist es möglich, Oberflächen mit der Spitze punktgenau zu manipulieren.

In der Laborführung wird die Technik der Rasterkraftmikroskopie erläutert sowie ein Einblick in die Forschungsarbeit am Rasterkraftmikroskop gegeben.

Treffpunkt: 3. Stock, Ostflügel (R. 32/370)

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5. Elektronischer Transport (Arbeitsgruppe Dr. Carola Meyer)

Eine große Schwierigkeit bei der weiteren Miniaturisierung von elektronischen Bauelementen in der Halbleiterindustrie ist die Wärme, die durch den Stromtransport entsteht. Kohlenstoffnanoröhren können hier Abhilfe schaffen, da sie durch ihre chemische Stabilität hohe Stromdichten tragen können und noch dazu über hervorragende Eigenschaften in Strom- und Wärmetransport verfügen. Des Weiteren sind sie biokompatibel und sind daher interessant für die Biosensorik. Die eindimensionale Struktur von Kohlenstoffnanoröhren ermöglicht die Erforschung von eindimensionalen Spinketten und Spinventilen zur quantenmechanischen Informationsverarbeitung.

Wir untersuchen in unserer Arbeitsgrupppe Kohlenstoffnanoröhren, die mit Molekülen funktionalisiert wurden. Dabei interessieren wir uns besonders für molekulare Wechselwirkungen mit dem Ziel Spin und molekulare Dynamik von magnetischen und biologischen Molekülen zu verstehen.

In der Laborführung wird gezeigt, wie die wenige 100 nm kleinen Kontaktstrukturen mit Lithographie hergestellt und elektronisch vermessen werden.

Treffpunkt: 1. Stock, Nordflügel (R. 32/155)

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6. Quantenspintronik (Arbeitsgruppe Prof. Harneit)

Zur vollständigen Beschreibung von Quantenobjekten – wie Elektronen oder Atomkernen – benötigt man neben deren Masse und elektrischer Ladung einen weiteren Parameter: den Spin. Dieser lässt sich formal als Drehimpuls beschreiben und ist mit einem magnetischen Moment verknüpft. Dessen Wechselwirkung sowohl mit von außen angelegten als auch in der Probe gegebenen Magnetfeldern bildet die Grundlage experimenteller Verfahren, um weitreichende Aussagen über die Struktur und die Zusammensetzung der Probe zu treffen. Diese Methode heißt Magnetresonanzspektroskopie und sie findet zum Beispiel in der medizinischen Bildgebung fruchtbare Anwendung (MRT).

Unsere Arbeitsgruppe verwendet - anders als die sonst übliche Herangehensweise – eine bestimmte Fehlstelle im Kristallgitter von Diamanten (NV--Zentrum), die ebenfalls einen resultierenden Spin besitzt und damit als ein nahezu atomar kleiner Sensor angesehen werden kann, der mittels eines Lasers ausgelesen wird. Es ist dann möglich, auch Magnetfelder einzelner Atome zu detektieren. Spezielle Moleküle, sogenannte endohedrale Fullerene, die in die Nähe des NV--Zentrums gebracht werden, könnten zudem als Quantenbit Einsatz finden.Dazu forschen wir und möchten Euch gerne Einblick in diese Arbeit geben.

In unserer Laborführung möchten wir Euch deshalb sowohl die experimentellen Aufbauten zeigen als auch die theoretischen Hintergründe näher erläutern.

Treffpunkt: 1. Stock, Nordflügel (R. 32/155)

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7. Metallorganische Nanostrukturen (Arbeitsgruppe Dr. Rahe)

Moderne Computer repräsentieren binäre Information "0" und "1" als elektrische Spannungen, wobei der Informationsaustausch zwischen den einzelnen Komponenten eines Computers durch den Fluss von Elektronen geschieht. Dieser Stromfluss führt aber besonders in den heutigen Prozessoren zu einer starken Wärmeentwicklung und limitiert hierdurch zunehmend die weitere Miniaturisierung.

Unsere Arbeitsgruppe entwickelt und charakterisiert Materialien, die vielversprechend für alternative Konzepte der Informationsverarbeitung sind, besonders verfolgen wir den Ansatz des sogenannten quantenzellulären Automaten. Bei diesem Ansatz wird ein binärer Zustand nicht durch den Fluss von Elektronen, sondern durch die Kopplung zwischen einzelnen Zellen mittels elektromagnetischer Felder transportiert.

Speziell untersuchen wir Synthesewege zur Herstellung von zweidimensionalen Netzwerken, die aus einer Kombination von Metallen und organischen Molekülen (sogenannten metallorganischen Verbindungen) bestehen. Die Synthese findet auf Oberflächen nichtleitender Kristalle statt um eine Funktionalität für die Informationsverarbeitung zu ermöglichen. Unsere Präparation wird vollständig im Ultrahochvakuum durchgeführt, zur Untersuchung benutzen wir hochaufgelöste Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskopie bei tiefen Temperaturen. Hiermit können wir die Moleküle und die Oberflächen im Realraum abbilden und Kräfte zwischen Atomen messen.

In unserer Laborführung möchten wir euch zunächst kurz den Hintergrund unserer Forschung erklären und zeigen euch dann den experimentellen Aufbau in unserem Labor. Hierbei legen wir den Fokus besonders auf die Abbildung einzelner Atome bei tiefen Temperaturen.

Treffpunkt: Erdgeschoss, Westflügel (R. 32/E41)

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