Oben: 2D Struktur von Monolayer MoS2, unten: Proble für spintronische Transportexperimente
oben: 2D Struktur von Monolayer MoS2
unten: Probe für spintronische Transportexperimente (mit elektrischen Kontakten, Heisen und Temperatursensoren für die Untersuchung des Wechselspiels von Ladungs-, Spin- und Wärmetransport)

Festkörperphysik mit Schwerpunkt Nanowissenschaften und moderne Materialien

Die Erkenntnisse der Nanowissenschaften sind aus unserem heutigen Alltag nicht mehr wegzudenken. Die Herstellung und Abbildung der Nanostrukturen hat in den letzten Jahren deutliche Fortschritte gemacht. Selbst einzelne Moleküle oder sogar Atome können sichtbar gemacht werden. Erst diese Fortschritte ermöglichen uns die grundlegenden Eigenschaften von Nanostrukturen zu untersuchen. So werden in unserem Fachbereich die elektronischen und auch magnetischen Eigenschaften einzelner Moleküle untersucht, was für zukünftige molekulare Schaltkreise bzw. Datenspeicher eine wichtige Rolle spielt.

Optische Phänomene können in Raum und Zeit mit Hilfe der Attosekunden-Elektronenmikroskopie vermessen werden. Nanostrukturen spielen auch in Energieumwandlungsprozessen eine große Rolle. Die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie erlaubt deren Nanostrukturierung. Ladungstransport bildet die physikalische Grundlage für Bauelemente der Mikroelektronik. Zudem kann man auch den Spin der Elektronen nutzen, um digitale Information zu verarbeiten und zu speichern. Das entsprechende Forschungsfeld wird gerne als Spintronik (oder Spinelektronik) bezeichnet, da Spin und Ladung eine wichtige Rolle spielen. In Konstanz untersuchen wir grundlegende Konzepte für zukünftige spintronische Bauelemente. Dabei stehen neben der Entwicklung von geeigneten Materialien insbesondere reine Spinströme, das mikroskopische Verständnis von Ladungs-, Spin- und thermischem Transport, sowie der Übergang in die Welt der Quantenphysik im Vordergrund. Die Arbeiten umfassen Theorien, Simulationen und Experimente von der atomaren bis zur Mikrometerskala.

Die Materialsysteme, die im Fachbereich untersucht werden, umspannen einen weiten Bereich von 1D bis 3D Materialien aus (metall)organischen Molekülen, Graphen, Metallclustern, Halbleitermaterialien, Supraleitenden Materialien, magnetischen dünnen Filmen und Heterostrukturen, magnetischen Nanopartikeln oder auch Metalloxiden, um nur einige Beispiele zu nennen.

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