Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fingerabdruck wechselwirkender Elektronen

19.02.2007
Augsburger Physiker entdecken neuartigen Effekt in Metallen

Die Bewegung von Fußgängern auf einem gefüllten Marktplatz und von Elektronen in einem Metall führt zu sehr ähnlichem Verhalten: Um nicht zusammenzustoßen, müssen sich sowohl Menschen wie auch Elektronen gegenseitig ausweichen. Diese räumliche Beeinflussung der Bewegung nennt man "Korrelation". Im Fall der Bewegung von Elektronen in einem Metall, bei der Effekte der Quantenphysik eine entscheidende Rolle spielen, können derartige Korrelationen dramatische Folgen haben. Sie bestimmen insbesondere die physikalischen Eigenschaften vieler Materialien. Jetzt haben Physiker des Sonderforschungsbereichs 484 um Prof. Dieter Vollhardt von der Universität Augsburg einen neuartigen Effekt entdeckt, der durch die Korrelationen zwischen den Elektronen verursacht wird (siehe Byczuk et al., Nature Physics März 2007; Advance online publication: http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/abs/nphys538.html).


Elektronen sind geladene Teilchen, die gleichzeitig auch Wellencharakter besitzen. Dieses scheinbar paradoxe Verhalten lässt sich mit der Quantenmechanik erklären, deren Gesetzen die Elektronen unterliegen. Für die Elektronen heißt das: Sie haben eine Wellenlänge und damit eine Frequenz, die von der Wellenlänge abhängt. Diese Eigenschaft ist auch bei einem Lautsprecher zu beobachten: Je höher ein Ton, also je höher die Frequenz, um so kürzer die dazugehörige Wellenlänge, mit der seine Membran schwingt. Die Abhängigkeit der Frequenz einer Welle von der Wellenlänge bezeichnet man als Dispersion. In einem korrelierten Material wird die Dispersion der Elektronenwellen durch die gegenseitige Abstoßung der Elektronen stark beeinflusst.

Den Augsburger Wissenschaftlern ist es nun zusammen mit Kollegen aus Stuttgart, Göttingen und Ekaterinburg (Russland) gelungen, die Dispersion von Elektronen in korrelierten Metallen genauer zu verstehen. Sie berechneten, dass sich die Beziehung zwischen Frequenz und Wellenlänge bei gewissen Frequenzen abrupt ändern kann. Dieses eigenartige Verhalten äußert sich als mehr oder minder scharfer Knick in der Dispersionskurve.

... mehr zu:
»Elektron »Wellenlänge

Solche Knicke sind eine Folge der spezifischen räumlichen Korrelationen zwischen den Elektronen. Das heißt: Bei bestimmten Frequenzen reagieren die Elektronen nicht mehr so, wie man es eigentlich erwartet hätte.

Wie ausgeprägt ein Knick ist und bei welcher Frequenz er in der Dispersion auftritt, hängt von der Stärke der Korrelation ab und stellt deshalb so etwas wie einen charakteristischen Fingerabdruck der Wechselwirkung zwischen den Elektronen dar. Dieses Ergebnis ist sehr allgemein und ist daher für praktisch jedes Metall zu erwarten, in dem sich die Elektronen stark korreliert bewegen. Tatsächlich wurden in den letzten Monaten genau solche Knicke in der Dispersion zahlreicher Materialien entdeckt - ihr Ursprung war bisher allerdings völlig rätselhaft.

Die Ergebnisse der Wissenschaftler erlauben es nun, mit Hilfe der Knicke unerwartete Informationen über das "Innenleben" korrelierter Materialien zu finden. Damit sind diese Knicke ein neuer Schlüssel zum Verständnis der Eigenschaften von Materialien, wie z.B. Hochtemperatur-Supraleitern und Metalloxiden die sowohl für die Grundlagenforschung wie auch für moderne technologische Anwendungen enorm wichtig sind. - Thorsten Naeser

Kontakt und weitere Informationen:

Prof. Dr. Dieter Vollhardt
Sonderforschungsbereich 484
Universität Augsburg
Telefon 0821/598 3700
dieter.vollhardt@physik.uni-augsburg.de

Klaus P. Prem | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-augsburg.de/
http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/abs/nphys538.html

Weitere Berichte zu: Elektron Wellenlänge

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation
12.12.2017 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Einmal durchleuchtet – dreifacher Informationsgewinn
11.12.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mit Quantenmechanik zu neuen Solarzellen: Forschungspreis für Bayreuther Physikerin

12.12.2017 | Förderungen Preise

Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen

12.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

E-Mobilität: Neues Hybridspeicherkonzept soll Reichweite und Leistung erhöhen

12.12.2017 | Energie und Elektrotechnik