Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

400.000 Euro für Forschung an neuer Materialklasse

06.08.2013
An der Oberfläche Strom leiten und ihn zugleich innen wie ein Isolator blockieren: Das können so genannte topologische Isolatoren - ein Material, das 2005 entdeckt wurde.

An der Universität Hamburg befassen sich zwei Forscherteams des Instituts für Angewandte Physik mit dieser neuartigen Stoffklasse, und ihre Forschung wird seit Anfang August 2013 im Rahmen des Schwerpunktprogramms „Topological Insulators: Materials - Fundamental Properties - Devices“ (SPP 1666) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit insgesamt 400.000 Euro gefördert.

Spätestens seit der Entdeckung des Graphens - einer Modifikation von Kohlenstoff (Graphit) - als bisher dünnstem Material der Welt, sind Oberflächeneigenschaften in den Fokus der Materialforscherinnen und -forscher gerückt. Die Arbeit an topologischen Isolatoren ist momentan weltweit der am schnellsten wachsende Forschungsbereich in der Festkörperphysik und Materialforschung. „Topologisch“ bezeichnet dabei das Hervortreten einer besonderen physikalischen Eigenschaft ausschließlich an der Oberfläche, z.B. metallische Leitfähigkeit.

Anders als z.B. bei Kupferdraht, durch dessen gesamten Querschnitt Strom fließt, leitet ein topologischer Isolator die Elektronen nur in einer hauchdünnen Schicht an der Oberfläche. Dadurch kann Strom wesentlich verlustfreier fließen. Das Besondere an dem Material ist außerdem die extreme Stabilität seiner Oberfläche. Topologische Isolatoreffekte wurden bisher an sogenannten Chalcogenid-Verbindungen nachgewiesen. Das sind chemische Verbindungen, in denen sich der elektrische Widerstand verändern lässt und die als Halbleitermaterialien z.B. in der Photovoltaik zum Einsatz kommen.

Von der Untersuchung der topologischen Isolatoren verspricht sich die Forschung Erkenntnisse, deren Anwendung z.B. die Informationsverarbeitung bei der Computertechnologie revolutionieren könnte. Das Projekt von Dr. Jens Wiebe aus dem Arbeitskreis von Prof. Roland Wiesendanger untersucht mit Hilfe der Spin-aufgelösten Rastertunnelmikroskopie, welchen Einfluss magnetische Atome auf die Transporteigenschaften von topologischen Isolatoren haben. Mit dieser Mikroskopie-Methode können Strukturen im Bereich einzelner Atome sichtbar gemacht werden. Ziel ist es, die Physik der Oberflächenzustände in topologischen Isolatoren besser zu verstehen. Das Projekt findet in enger Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Philip Hoffmann an der Universität in Aarhus, Dänemark, statt.

Im zweiten Projekt versucht Prof. Kornelius Nielsch, mit einem speziellen Beschichtungsverfahren, der sogenannten epitaktischen Atomlagen-Abscheidung, die elektronischen Strukturen von topologischen Isolatoren maßzuschneidern, so dass der Transport von Strom ausschließlich an der Oberfläche stattfindet. Die Vorstufen dafür werden von Prof. Stephan Schulz an der Universität Duisburg/Essen entwickelt. Ziel ist es, topologische Isolatoren mit speziell angepassten Eigenschaften in elektronische Bauelemente integrieren zu können.

Besonderes Kennzeichen eines DFG-Schwerpunktprogramms ist die überregionale Kooperation der teilnehmenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Prof. Nielsch hat das neue Schwerpunktprogramm zusammen mit Kollegen an der Humboldt Universität Berlin, dem Forschungszentrum Jülich, der Universität Würzburg, dem Max-Planck-Institut für Chemische Physik Fester Stoffe in Dresden und dem Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie eingeworben (Koordination: Prof. Oliver Rader). Aus 81 eingereichten Anträgen wurden 34 Projekte zur Förderung durch eine internationale Jury empfohlen. Als Laufzeit sind insgesamt sechs Jahre vorgesehen. Die Förderung in der ersten Förderperiode von Sommer 2013 bis Sommer 2016 beträgt 6,3 Millionen Euro.

Für Rückfragen:
Prof. Dr. Kornelius Nielsch
Universität Hamburg
Institut für angewandte Physik
Tel. 040/4 28 38-6521
E-Mail: Kornelius.Nielsch@physik.uni-hamburg.de

Birgit Kruse | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-hamburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Bielefelder Roboter gewinnt Weltmeisterschaft in Kanada
25.06.2018 | Universität Bielefeld

nachricht Weltweit einzigartige Femtosekundenlaseranlage eingeweiht
21.06.2018 | Hochschule RheinMain

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wendelstein 7-X erreicht Weltrekord

Stellarator-Rekord für Fusionsprodukt / Erste Bestätigung für Optimierung

Höhere Temperaturen und Dichten des Plasmas, längere Pulse und den weltweiten Stellarator-Rekord für das Fusionsprodukt hat Wendelstein 7-X in der...

Im Focus: Schnell und innovativ: Jülicher Superrechner ist eine Neuentwicklung aus Europa

Bei der Entwicklung innovativer Superrechner-Architekturen ist Europa dabei, die Führung zu übernehmen. Leuchtendes Beispiel hierfür ist der neue Höchstleistungsrechner, der in diesen Tagen am Jülicher Supercomputing Centre (JSC) an den Start geht. JUWELS ist ein Meilenstein hin zu einer neuen Generation von hochflexiblen modularen Supercomputern, die auf ein erweitertes Aufgabenspektrum abzielen – von Big-Data-Anwendungen bis hin zu rechenaufwändigen Simulationen. Allein mit seinem ersten Modul qualifizierte er sich als Nummer 1 der deutschen Rechner für die TOP500-Liste der schnellsten Computer der Welt, die heute erschienen ist.

Das System wird im Rahmen des von Bund und Sitzländern getragenen Gauß Centre for Supercomputing finanziert und eingesetzt.

Im Focus: Superconducting vortices quantize ordinary metal

Russian researchers together with their French colleagues discovered that a genuine feature of superconductors -- quantum Abrikosov vortices of supercurrent -- can also exist in an ordinary nonsuperconducting metal put into contact with a superconductor. The observation of these vortices provides direct evidence of induced quantum coherence. The pioneering experimental observation was supported by a first-ever numerical model that describes the induced vortices in finer detail.

These fundamental results, published in the journal Nature Communications, enable a better understanding and description of the processes occurring at the...

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Neueste Entwicklungen in Forschung und Technik

25.06.2018 | Veranstaltungen

Wheat Initiative holt Weizenforscher aus aller Welt an einen Tisch

25.06.2018 | Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Wendelstein 7-X erreicht Weltrekord

25.06.2018 | Physik Astronomie

Schnell und innovativ: Jülicher Superrechner ist eine Neuentwicklung aus Europa

25.06.2018 | Informationstechnologie

Leuchtfeuer in der Produktion

25.06.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics