Gold: Immer für eine Überraschung gut
Gold weist topologische Oberflächenzustände auf B. Yan/MPI CPfS
Diese Shockley-Oberflächenzustände können als topologisch abgeleitete Oberflächenzustände gedeutet werden, vergleichbar mit dem robusten Oberflächenzustand eines topologischen Isolators, eines kürzlich entdeckten neuen Quantenzustands.
Dieser neue Quantenzustand hat in der Festkörperforschung in den Bereichen Physik, Materialwissenschaften und Chemie große und fachübergreifende Aufregung verursacht, auch wenn bisher keine Anwendung topologischer Materialien realisiert wurde. Gold und Platin, Metalle mit topologischen Shockley-Oberflächenzuständen, werden als Standards in der Oberflächenphysik und -chemie eingesetzt und sind auch als Materialien für die Katalyse etabliert.
Gold-Oberflächenzustände werden gemeinhin als Benchmark für die Leistungsfähigkeit von Photoemissions-spektroskopie und Rastertunnelspektroskopie verwendet.
Für eine aktuelle Forschungsstudie über Gold-Oberflächenzustände arbeiteten Festkörperchemiker am Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden mit Oberflächenphysikern der Universität Kaiserslautern (Fakultät für Physik und Landesforschungszentrum OPTIMAS) zusammen.
Um eine neue theoretische Vorhersage von Binghai Yan (der auch an der ShanghaiTech-Universität forscht) und des Dresdner Teams zu beweisen, haben die Forscher aus Kaiserslautern eine einzigartige Photoemissionstechnik verwendet.
Die sogenannte impulsaufgelöste Zwei-Photonen-Photoemission erlaubt es, die elektronische Struktur im Impulsraum sowohl unterhalb als auch oberhalb der Fermienergie zu messen.
Durch die Kombination eines optischen, parametrischen Oszillator-Lasersystems mit einem modernen Impulsmikroskop war es möglich, die Dispersion der Oberflächenzustände zu vermessen und ihre topologische Natur experimentell zu bestätigen.
Die Entdeckung eröffnet nicht nur einen Weg zu neuen Quanten-Materialien, sie wird sicher auch eine Diskussion über die Rolle topologischer Oberflächenzustände für oberflächenbezogenen Prozesse wie Adsorption und Katalyse auslösen. Binghai Yan ist „fest davon überzeugt, dass robuste Oberflächenzustände in topologischen Materialien die Katalyse positiv beeinflussen sollten. Wir werden dieses Konzept anwenden, um nach neuen und nachhaltigen Materialien jenseits von Edelmetallen zu suchen!”
Die Arbeit wurde online veröffentlicht in Nature Communications am 14.12.2015:
Topological States on the Gold Surface,
Binghai Yan, Benjamin Stadtmüller, Norman Haag, Sebastian Jakobs, Johannes Seidel, Dominik Jungkenn, Stefan Mathias, Mirko Cinchetti, Martin Aeschlimann and Claudia Felser, Nature Communication 6 (2015) 10167 | DOI: 10.1038/ncomms10167 and preprint arXiv:1504.01971
http://www.nature.com/ncomms/2015/151214/ncomms10167/full/ncomms10167.html
http://www.cpfs.mpg.de Prof. Dr. C. Felser, Dr. B. Yan
https://optimas.uni-kl.de Prof. Dr. M. Aeschlimann, Dr. I. Sattler
Media Contact
Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften
Die Materialwissenschaft bezeichnet eine Wissenschaft, die sich mit der Erforschung – d. h. der Entwicklung, der Herstellung und Verarbeitung – von Materialien und Werkstoffen beschäftigt. Biologische oder medizinische Facetten gewinnen in der modernen Ausrichtung zunehmend an Gewicht.
Der innovations report bietet Ihnen hierzu interessante Artikel über die Materialentwicklung und deren Anwendungen, sowie über die Struktur und Eigenschaften neuer Werkstoffe.
Neueste Beiträge
Robotisch assistiertes Laserverfahren soll OP-Risiken minimieren
Eine Spinalkanalstenose – eine knöcherne Verengung des Wirbelkanals – kann für Betroffene zur Qual werden. Drückt sie auf das Rückenmark, drohen ihnen chronische Schmerzen und Lähmungserscheinungen. Häufig hilft dann nur…
Verbesserte Materialien für die Verbindungen von Mikrochips
Leistungsfähiger, stromsparender, komplexer – Hersteller von modernen Microchips sehen sich stetig neuen Herausforderungen gegenüber, auch in Bezug auf die dort notwendigen elektrischen Verbindungen. Das Fraunhofer IPMS und BASF widmen sich…
Inspiriert von der Natur: Biophysiker aus dem Projekt InCamS@BI entwickelt neuartige Mikroplastikfilter im Labor
Heutzutage ist es überall zu finden: Mikroplastik. Es wird insbesondere durch die Luft und durchs Wasser in die entlegensten Winkel der Erde transportiert. Eine der großen Fragen lautet: Wie können…