Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Honigwabengitter und Quantencomputer

30.05.2016

Simulationen sagen Übergangsmetalloxiden neue Eigenschaften voraus

Eine einzelne Schicht aus Kohlenstoffatomen, geordnet in einem Honigwabengitter – Graphen fasziniert Wissenschaft und Industrie. Als noch vielversprechender könnte sich allerdings ein anderes Material erweisen, sogenannte Übergangsmetalloxide, dies belegen quantenmechanische Simulationen aus der Arbeitsgruppe von Professor Dr. Rossitza Pentcheva vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE). Ihre Ergebnisse erschienen jetzt in zwei renommierten Fachmagazinen.


Übergangsmetalloxide

Buchstäblich neue Welten können sich in der physikalischen Festkörperforschung an den Rändern von Materialien auftun: Wenn Perowskite, also Oxide, die aus Sauerstoff, Metallionen und seltenen Erdelementen bestehen, entlang ungewöhnlicher kristallographischer Richtung aufgewachsen werden, bilden je zwei Metallschichten ein gebogenes Honigwabengitter, ähnlich wie in Graphen.

Wegen ihrer stark wechselwirkenden Elektronen bieten diese Übergangsmetalloxide ganz neue Chancen, da sie verschiedene magnetische und elektronische Zustände einnehmen können. Seit kurzem ist es nun möglich, dieses Gitter in einer Heterostruktur zu realisieren, wie Experimente aus den USA und China zeigen.

„Diese Honigwabenstruktur kombiniert mit den Möglichkeiten eines Oxids ist eine Spielwiese sowohl für die Grundlagenforschung wie auch für Anwendungen, weil ganz neue, einzigartige Eigenschaften realisiert werden können“, erklärt Pentcheva. Für die nötigen Simulationen „füttert“ die Expertin für computergestützte Materialphysik ihren Rechner mit Informationen über die Kristallstruktur und chemische Elemente des Materials und lässt ihn anschließend die elektronische Struktur und magnetische Eigenschaften berechnen.

Durch die systematische Untersuchung chemisch miteinander verwandter Elemente, wie zum Beispiel Titan, Eisen oder Kobalt, fand sie heraus, dass Lanthanmanganat unter bestimmten Bedingungen als eine Art topologischer Isolator fungieren kann: Während diese im Innern isolierend sind, erlauben sie gleichzeitig auf ihrer Oberfläche die Bewegung von Ladungen, leiten hier also den elektrischen Strom. Zudem sind sie magnetisch und deshalb nicht auf ein externes Magnetfeld angewiesen. Damit würde das Material für künftige Anwendungen wie dem Quantencomputer noch vielversprechender sein als das momentan hochgehandelte Graphen oder andere Materialien, die eine viel zu kleine Bandlücke aufweisen und oft toxisch sind.

Pentchevas Ergebnisse helfen somit nicht nur, die Messdaten der amerikanischen und chinesischen Kollegen zu interpretieren. Vielmehr werfen sie ein Schlaglicht auf vielversprechende Materialkombinationen für zukünftige Experimente und Anwendungen. „In der Theorie haben wir die entscheidenden Eigenschaften für diese exotischen Systeme vorhergesagt, nun sind wir gespannt auf die experimentelle Umsetzung“, freut sich Pentcheva, deren Projekt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im SFB/TR80 gefördert wird.

Weitere Informationen: Prof. Dr. Rossitza Pentcheva, Fakultät für Physik, Tel. 0203/ 379-2238, rossitza.pentcheva@uni-due.de

Redaktion:
Birte Vierjahn, Tel. 0203/ 379-8176, birte.vierjahn@uni-due.de
Steffi Nickol, Tel. 0203/ 379-8177, steffi.nickol@uni-due.de

Weitere Informationen:

http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.93.165145
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.056801

Beate Kostka M.A. | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Multicopter und Satelliten für den Rettungseinsatz
12.11.2018 | Technische Universität München

nachricht Autonomes Parken wird erprobt
12.11.2018 | Technische Universität Braunschweig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Im Focus: A Chip with Blood Vessels

Biochips have been developed at TU Wien (Vienna), on which tissue can be produced and examined. This allows supplying the tissue with different substances in a very controlled way.

Cultivating human cells in the Petri dish is not a big challenge today. Producing artificial tissue, however, permeated by fine blood vessels, is a much more...

Im Focus: Optimierung von Legierungswerkstoffen: Diffusionsvorgänge in Nanoteilchen entschlüsselt

Ein Forschungsteam der TU Graz entdeckt atomar ablaufende Prozesse, die neue Ansätze zur Verbesserung von Materialeigenschaften liefern.

Aluminiumlegierungen verfügen über einzigartige Materialeigenschaften und sind unverzichtbare Werkstoffe im Flugzeugbau sowie in der Weltraumtechnik.

Im Focus: Graphen auf dem Weg zur Supraleitung

Doppelschichten aus Graphen haben eine Eigenschaft, die ihnen erlauben könnte, Strom völlig widerstandslos zu leiten. Dies zeigt nun eine Arbeit an BESSY II. Ein Team hat dafür die Bandstruktur dieser Proben mit extrem hoher Präzision ausgemessen und an einer überraschenden Stelle einen flachen Bereich entdeckt. Möglich wurde dies durch die extrem hohe Auflösung des ARPES-Instruments an BESSY II.

Aus reinem Kohlenstoff bestehen so unterschiedliche Materialien wie Diamant, Graphit oder Graphen. In Graphen bilden die Kohlenstoffatome ein zweidimensionales...

Im Focus: Datensicherheit: Aufbruch in die Quantentechnologie

Den Datenverkehr noch schneller und abhörsicher machen: Darauf zielt ein neues Verbundprojekt ab, an dem Physiker der Uni Würzburg beteiligt sind. Das Bundesforschungsministerium fördert das Projekt mit 14,8 Millionen Euro.

Je stärker die Digitalisierung voranschreitet, umso mehr gewinnen Datensicherheit und sichere Kommunikation an Bedeutung. Für diese Ziele ist die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

Wer rechnet schneller? Algorithmen und ihre gesellschaftliche Überwachung

12.11.2018 | Veranstaltungen

Profilierte Ausblicke auf die Mobilität von morgen

12.11.2018 | Veranstaltungen

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

MagicMoney: Offline bezahlen – mit deinem Smartphone

13.11.2018 | Wirtschaft Finanzen

5G sichert Zukunft von Industrie 4.0 – DFKI mit der SmartFactoryKL auf der SPS IPC Drives

13.11.2018 | Messenachrichten

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungsnachrichten

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