Research Areas

Das Department of Physics and Materials Science (DPhyMS) besteht aus 4 Clustern mit insgesamt 14 Forschungslaboren.

 

Theorie und Materialsimulationen

 

Theoretische Chemische Physik

 

 

 

 

 

 

Die Arbeitsgruppe entwickelt neuartige Methoden bei dem die Quantenmechanik auf große und komplexe System angewendet wird. Dies erfolgt durch eine Kombination von quantenmechanischen Grundprinzipien, machine learning und grobkörnigen statistischen Lösungsansätzen und der Entwicklung neuer mathematischer Methoden und Algorithmen.

Leitung der Arbeitsgruppe: Prof. Alexandre Tkatchenko

 

 

Theoretische Festkörperphysik

 

 

 

 

Die makroskopischen Eigenschaften von Materie (Farbe, Festigkeit, elektrische und thermische Eigenschaften) werden durch das Verhalten von Atomen und Elektronen auf mikroskopischer Ebene bestimmt.

Leitung der Arbeitsgruppe: Prof. Ludger Wirtz

 

 

Komplexe Systeme und Statistische Mechanik

 

 

 

 

 

Die Gruppe entwickelt statistische Methoden um die Dynamik komplexer Systeme im Nichtgleichgewichtszustand zu beschreiben. Dies beinhaltet quantenmechanische Systeme, biochemische Netzwerke und elektrische Schaltkreise. Dabei geht es vor allem um den Einfluss des Ausgleichs von unterschiedlichen Prozessen wie Energiedissipation, Reaktionsgeschwindigkeit, Genauigkeit und Präzision auf das Verhalten komplexer Systeme. Beispiele solcher Prozesse finden sich bei Energieumwandlungen, Informationsverarbeitung und Rechenprozessen.

Leitung der Arbeitsgruppe: Prof. Massimiliano Esposito

 

 

Theorie Mesokopischer Quantenmechanischer Systeme

 

 

 

 

 

Die Gruppe untersucht quantenmechanische Phänomene auf mesoskopischer Scala mit einem speziellen Fokus auf Nichtgleichgewichtstransporte, Topologische Materialen und niedrig dimensionierten System durch Anwendung analytischer und numerischer Methoden.

Leitung der Arbeitsgruppe: Prof. Thomas Schmidt

 

Weiche und lebende Materie

 

 

Physik der lebenden Materie

 

 

            

 

 

 

Die Gruppe der lebenden Materie untersucht in einem interdisziplinären Ansatz die Zusammenhänge von mikrobiologischen Lebensformen in veränderbaren Umgebungen. Dabei werden physikalische Grundprinzipien des Verhaltens von weicher und aktiver Materie und Modellrechnungen angewandt um zu verstehen, wie beispielweise Bakterien und Algen sich an veränderte Umweltbedingungen anpassen können.

Leitung der Arbeistgruppe: Assistant Prof. Anupam Sengupta

 

 

Experimentelle Physik weicher Materie

 

 

 

 

 

Untersucht werden geordnete nano- und mikroskalierte selbstorganisierte Systeme in Flüssigkristallen und Kolloiden und die Phänomene die zu den makroskopischen Eigenschaften (z.B. optisch und mechanisch) führen. Die Forschungsschwerpunkte reichen dabei von grundlegenden fundamentalen physikalischen Ansätzen bis hin zu interdisziplinären Anwendungen. Mit Hilfe von Elektrospinning und dem Verhalten von Flüssigkeiten auf kleinstem Raum (Mikrofluidik) werden Tropfen, Hüllen und Zylinder hergestellt um den Einfluss einer weichen Begrenzung in einer zwanglosen Geometrie zu untersuchen wie diese oft bei Grenzflächen zwischen Flüssigkeiten zu finden ist.

Leitung der Arbeistgruppe: Prof. Jan Lagerwall

 

 

Physik Neuartiger Materialien

 

 

 

 

 

Das Laboratory for the Physics of Advanced Materials (LPM) wendet makroskopische experimentelle Techniken zur Untersuchung der thermischen und mechanischen Eigenschaften an. Mit Hilfe von Brillouin Spektroskopie, Rheologie und sehr schneller Kalorimetrie werden komplexe Flüssigkeiten, Polymere und Verbundwerkstoffe untersucht.

Leitung der Arbeistgruppe: Dr. Jörg Baller                              

Crystals and Nanomaterials

 

 

Leitung der Arbeistgruppe: Dr. Giusy Scalia

 

Energy Materials & Halbleiter

 

Labor für Photovoltaik (LPV) 

                                                                              

 

                                                        

 

 

Im Labor für Photovoltaik (LPV) werden fundamentale Wirkungsweise von Halbleitern in Solarzellen untersucht. Die elektronische Struktur neuer Materialkombinationen und die Energiebilanz in Dünnschichtstrukturen wird mit modernen optoelektronischen Messmethoden untersucht. Das Ziel der Forschung ist die Erhöhung der Effizienz von Dünnschichtsolarzellen durch den Einsatz neuartiger Materialkombinationen.

Leitung der Arbeitsgruppe: Prof. Susanne Siebentritt

 

 

Labor für Energiematerialien (LEM)

 

 

 

 

Das Labor für Energiematerialen erforscht die physikalischen und chemischen Reaktionen während der Herstellung von Halbleitermaterialien um optische und elektronische Eigenschaften besser zu verstehen. Dabei werden neuartige Kombinationen aus Halbleitern und häufig auf der Erde vorkommenden Materialien untersucht die mit geringem Energieaufwand kostengünstig für die Synthese von Solarzellen verwendet werden können. Momentaner Schwerpunkt ist die Herstellung halbtransparenter Solarzellen aus dünnen Schichten.

Leitung der Arbeitsgruppe: Associate Prof. Phillip Dale

 

 

Rastersondenmikroskopie

 

 

 

 

Die Rastersondenmikroskopie ist eine ideale Methode zur Untersuchung von Materialeigenschaften im Nanometerbereich und auf atomarer Skala. In der Arbeistgruppe werden technologisch relevante Materialkombinationen für speziellen Eigenschaften (funktionale Materialien) hergestellt und mit Methoden der Rastersondenmikroskopie und Lumineszenzexperimenten erforscht. Verwendete Materialkombinationen sind vor allem Perovskite, Cu(InGa)Se2 und 2D Materialien. Ziel der Forschung ist es zu verstehen, wie Ober- und Grenzflächen gezielt verändert werden können um bestimmte Eigenschaften zu realisieren und die Wirkungsweise neuer funktionaler Materialien zu erhöhen.

Leitung der Arbeitsgruppe: Associate Prof. Alex Redinger

 

Spektroskopie an komplexen Materialien

 

Die Nanomagnetismus Gruppe

 

 

               

 

 

Die Forschung in der Gruppe von Andreas Michels ist spezialisiert auf die Untersuchung von Materialien mit Hilfe der magnetischen Beugung von Neutronenstrahlen unter kleinen Winkeln. Mit Hilfe von experimentellen Methoden, theoretischen Berechnungen und Simulationen werden grundlegende Eigenschaften der magnetischen Neutronenstreuung untersucht und entwickelt. Die Materialien umfassen beispielsweise Nd-Fe-B Magnete, Mn-Bi Magnete, Heusler -Legierungen, Nanokomposite, magnetische Nanopartikel und Stahl.

Leitung der Arbeitsgruppe: Associate Prof. Andreas Michels

 

 

Multifunktionale Ferroische Materialien (MFM)

 

 

 

 

 

Die Gruppe untersucht vor allem neuartige und originale Phasenübergänge von kristalliner Materie mit dem Ziel diese grundlegend zu verstehen und um daraus anwendungsrelevante Eigenschaften für funktionalen und intelligente Einheiten entwickeln zu können. Für die experimentellen Untersuchungen werden verschiedene Methoden der Festkörperspektroskopie eingesetzt.

Leitung der Arbeitsgruppe: Prof. Jens Kreisel und Assistant Prof. Maël Guennou

 

 

Ultraschnelle Phänomene in fester Materie

 

 

 

 

 

Die Gruppe beschäftigt sich mit grundlegenden Phänomen die in Materie auf ultrakurzer Zeitskala ablaufen. Dafür werden spezielle innovative neue Lasersysteme und Techniken entwickelt bei denen ultrakurze Laserpulse erzeugt werden mit dem Ziel die Prozesse der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie auf mikroskopischer Ebene zu untersuchen. Das grundlegende Verständnis und die Kontrolle dieser Prozesse und die sich daraus ergebende Eigenschaften von Materialien sind von großem technologischen Interesse.

Leitung der Arbeitsgruppe: Prof. Daniele Brida