Experimentalphysik V
Lehrstuhl Neuigkeiten
Universalit?ten bei der Glasbildung
In einem kürzlich erschienenen Beitrag im führenden physikalischen Fachjournal "Nature Physics" berichten PD Dr. Peter Lunkenheimer und Prof. Dr. Alois Loidl zusammen mit Kollegen aus G?ttingen, Berlin und Mailand über unerwartet universelle Beziehungen zwischen der thermischen Ausdehnung und der Glasübergangstemperatur von glasbildenden Materialien, was neue Einblicke in die komplexe Natur des Glasübergangs gew?hrt.
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Obwohl Gl?ser zu den ?ltesten vom Menschen genutzten Materialien geh?ren, sind die mikroskopischen Vorg?nge beim ?bergang eines Glases in die Flüssigkeit (oder umgekehrt) noch weitgehend unverstanden. Durch die Analyse der thermischen Ausdehnung und der Glasübergangstemperatur von mehr als 200 Gl?sern und Flüssigkeiten konnten die Physiker nun nachweisen, dass die Verflüssigung von Gl?sern wesentlich dadurch bestimmt wird, dass die Bewegung der Atome oder Moleküle in der glasbildenden Flüssigkeit typischerweise "kooperativ", d.h. gemeinsam, erfolgt. Dies kann den Energieaufwand für die Glasverflüssigung deutlich erh?hen. Zudem finden die Forscher eine weitere überraschend universelle Korrelation: Die thermische Ausdehnung im flüssigen Zustand ist universell um etwa einen Faktor 3 gr??er als im Glaszustand eines Materials, obwohl die Ausdehnung in beiden Materialzust?nden eigentlich von grunds?tzlich verschiedenen Mechanismen bestimmt sein sollte.
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Insgesamt tragen die gefundenen Universalit?ten wesentlich zu einem tieferen Verst?ndnis von so unterschiedlichen glasbildenden Materialien wie silikatbasierten Alltagsgl?sern, Polymeren und metallischen Gl?sern bei.
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Mehr Infos (Pressenmitteilung der Universit?t Augsburg)
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Geladene ferroelektrische Dom?nenw?nde als Schaltelement für die Nanoelektronik
Dom?nenw?nde für die Nanoelektronik
Ferroelektrische Dom?nenw?nde sind im Forschungsfokus der Nanoelektronik für ?schlanke“ Bauteile. Die elektronisch funktionalen W?nde erlauben es miniaturisierte Komponenten für Schaltkreise, wie Schalter, Dioden oder Kondensatoren, in einem ?einzigen“ Material zu designen.
Die neuesten Forschungsergebnisse der Forschungskooperation zwischen Physikern und Materialwissenschaftlern der Universit?t Augsburg und der Norwegian University of Science and Technology (NTNU) in Trondheim zeigen nun auch, dass, so Prof. Dr. Dennis Meier ?neben klassischen DC (direct current) Komponenten auch AC (alternating current) Bauteile, wie Thyrectoren oder Dioden mit funktionalen W?nden realisiert werden k?nnen.“ Dies stellt so nach PD Dr. Stephan Krohns ?einen wichtigen Schritt dar, um eine Verbindung zwischen aktiven und passiven Komponenten mit diesen ferroelektrischen Dom?nenw?nde zu erstellen.
Neue Messmethode
Zu diesen Erkenntnissen gelangte das internationale Team durch Untersuchungen an dem hexagonalen Manganat ErMnO3 mithilfe der erst kürzlich entwickelten Mikroskopie Methode AC-cAFM. ?Es handelt sich hierbei um eine Weiterentwicklung der Standard-Mikroskopie-Technik Conductive Atomic Force Microscopy, bei der eine AC Spannung an die Probe angelegt wird, w?hrend das zur DC Komponente geh?rende Stromsignal gemessen wird.“ berichtet Dr. Jan Schulthei?. ?Durch Kombination spannungsabh?ngiger spektroskopischer Messungen auf makroskopischer und lokaler Skala zeigen wir ein ausgepr?gtes nicht-lineares Verhalten am Elektroden-Wand-?bergang, das mit dem Dom?nenwand-Ladungszustand korreliert.“ berichtet Lukas Puntigam.
Vielseitige Anwendungsbereiche
Die Arbeit ?Charged Ferroelectric Domain Walls for Deterministic ac Signal Control at the Nanoscale“ erschien kürzlich im Journal Nano Letters. Basierend auf diesen Ergebnissen scheinen vielseitige Anwendungsbereiche für Dom?nenw?nde für elektronische AC Bauelemente im Kilo- bis Megahertz Bereich m?glichen zu werden. Dies stellt einen weiteren wichtigen Schritt in der Charakterisierung der elektronischen Eigenschaften und ihrer Transportph?nomene in ErMnO3 im Hinblick auf das Anwendungsgebiet der Nanoelektronik dar.
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Malaria: Physiker entwickeln neue Diagnose-Methode
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?Augsburg/FL/MH – Physiker der Universit?t Augsburg haben mit Kollegen von der australischen James Cook University eine neue Diagnose-Methode auf Malaria entwickelt. In einer Feldstudie in Papua-Neuguinea haben sie das Verfahren nun an rund 1000 Personen getestet. Demnach ist es ?hnlich treffsicher wie etablierte Ans?tze und zugleich sowohl kostengünstig als auch einfach in der Handhabung. Die Studie ist nun im renommierten Fachjournal Nature Communications erschienen.“
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KI bringt Materialforschung für Nanoelektronik voran
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?Die zukünftige Elektronik ben?tigt miniaturisierte und multifunktionale elektronische Bauteile, die ohne komplexe Materialkombinationen realisiert werden k?nnen. Dom?nenw?nde stehen hierbei im Fokus der Materialforschung, da diese W?nde Grenzfl?chen auf Nanometerskala zwischen Bereichen gleichm??iger Orientierungen, z.B. ferroelektrische Polarisation, darstellen.“
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Projekt ?Pawsthesis“
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?Augsburg/BB – Wenn dem ?besten Freund des Menschen“ eine Pfote oder gar ein ganzes Bein fehlt, ist das eine Qual für Tier – und auch für die Halter. Zwei Studierende der Universit?t Augsburg entwickeln im Rahmen des Projekts ?Pawsthesis“ Prototypen von Beinprothesen. Dies k?nnte mittelfristig eine gute L?sung für derart gehandicapte Hunde werden.“
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Dielektrische Ordnung von Wassermolekülen in einem dipolaren Gitter
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In einem kürzlich erschienen Artikel in "Nature Communications" l?sen wir zusammen mit Forschern aus Moskau, Novosibirsk, Prag und Stuttgart eine alte Streitfrage: K?nnen die dipolaren Wassermoleküle sich spontan parallel anordnen und damit einen ferroelektrischen Zustand ausbilden? Solch eine exotische Form von Wasser wird als hochrelevant für verschiedene natürliche Systeme angesehen und k?nnte zudem zukünftige Anwendungen in biokompatibler Nanoelektronik erm?glichen. Mit einer Kombination verschiedener Experimente konnten wir zusammen mit unseren Kollegen nachweisen, dass Wassermoleküle, die in nanometergro?en Kan?len innerhalb eines Kristalls aus der Beryll-Familie eingeschlossen sind, tats?chlich einen solchen Zustand ausbilden k?nnen.
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Macroscopic manifestation of domain-wall magnetism and magnetoelectric effect in a Néel-type skyrmion host
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Geometrical or dimensional constraints can promote the formation of new quantum phases which are absent in bulk systems. Such constraints can be imposed naturally via mesoscale domain patterns or topological defects on the atomic scale. By combination of detailed magnetoelectric and magnetic torque measurement and supported by neutron scattering and real space imaging experiments we found an additional magnetic state in Skyrmion host material GaV4Se8 which emerges at polar domain walls. A clear anomaly in the magneto-current indicates that the DW confined magnetic states also have strong contributions to the magnetoelectric response. We expect polar domain walls to commonly host such confined magnetic edge states and, thus, offer a fertile ground to explore novel forms of magnetism.
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Magnetoelektrische Spektroskopie der Spin Anregungen in LiCoPO4
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Die magnetoelektrische Spektroskopie ist eine kraftvolle berührungslose Methode für die Bestimmung aller off-diagonalen Elemente des magnetoelektrischen Tensors. Unsere Kollegen demonstrieren die Wikrsamkeit dieser optischen Methode durch die Messung der off-diagonalen magnetoelektrischen Antwort von LiCoPO4 in dem GHz-THz Bereich. Nach ihrer Erfindung ist die magnetoelektrische Wirkung in diesem Antiferromagnet vom symmetrischen (quadrupolaren) Teil des magnetoelektrischen Tensors dominiert.
Ferroelektrizit?t in vektorchiralen Phasen
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Die Chiralit?t, d.h. die H?ndigkeit von Objekten ist für viele Bereiche der Biologie und der Chemie von gro?er Bedeutung. Aber auch für physikalische Ph?nomene spielt Chiralit?t, z.B. bei Symmetrieaspekten in frustrierten Magneten, eine wesentliche Rolle. Bei nichtkollinearen magnetischen Grundzust?nden k?nnen Spin-Spiralen auftreten. Für diese ist vorhergesagt, dass sogar oberhalb der magnetischen Ordnungstemperatur sogenannte vektorchirale Phasen auftreten, bei denen die Drehrichtung (entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn) zwischen benachbarten Spins geordnet wird, jedoch keine explizite Winkelbeziehung zwischen benachbarten Spins besteht. Mittels magnetfeldabh?ngiger Polarisationsmessungen liefern wir erstmals den Beweis für das Auftreten dieses Ph?nomens in LiCuVO4, einem eindimensionalen Quantenmagneten mit konkurrierenden ferromagnetischen und antiferromagnetischen Wechselwirkungen (im gezeigten Phasendiagramm mit "VC" bezeichnet). Dieser Nachweis beruht darauf, dass der vektorchirale Zustand eine endliche ferroelektrische Polarisation bei Temperaturen oberhalb der dreidimensionalen Ordnung der Spin-Spirale impliziert.
Optisches Pumpen der magnetischen Skyrmionen
GaV4S8 ist ein multiferroischer Halbleiter, der magnetische Zykloiden- (Cyc) und Néel-Typ Skyrmionengitter (SkL) Phasen in einem thermisch und magnetisch weiten Stabilit?tsbereich aufweist. Wir untersuchen die koh?rente Generierung kollektiver Spinanregungen in den Zykloiden- und Skyrmionenphasen mithilfe zeitaufgel?ster magnetooptischer Kerr Spektroskopie. Nach unseren mikromagnetischen Simulationen sind diese Anregungen durch eine optisch induzierte Modulation der uniaxialen Anisotropie geführt. Unsere Ergebnisse strahlen die Spindynamik in anisotropischen Skyrmionentr?ger Materialien an und ebnen einen neuen Weg der optischen Manipulation ihrer magnetischen Ordnung.
Forschungsthemen
Die in unserer Arbeitsgruppe durchgeführten Untersuchungen decken ein weites Feld der Physik der kondensierten Materie ab. Unser besonderes Interesse gilt neuen Materialien für zukünftige Anwendungen in der Elektronik, unkonventionellen Grundzust?nden, Supraleitern und der Dynamik ungeordneter und biologischer Materie.
Experimentelle Methoden
Neben einer gro?en Anzahl von Methoden zur Probencharakterisierung ist die Kombination verschiedener spektroskopischer Methoden eine weitere St?rke unserer Gruppe. Dies erlaubt tiefe Einsichten in die mikroskopischen Eigenschaften kondensierter Materie. Diese Methoden umfassen nicht nur dielektrische, THz und optische Spektroskopie sondern auch Elektronenspin- und Kernspinresonanz-Methoden.
Nationale und Internationale Kollaborationsprojekte
Unsere Arbeitsgruppe nimmt an verschiedenen speziell gef?rderten regionalen, nationalen und internationalen Kollaborationsprojekten teil:
Sino-German Cooperation on Emergent Correlated Materials
Das Chinesisch-Deutsche Zentrum für Wissenschaftsf?rderung (CDZ) finanziert ein von den Universit?ten Zhejiang (Hangzhou) und Augsburg geleitetes Kooperationsprojekt chinesischer und deutscher Forschungsinstitute über elektronisch hochkorrelierte Materialien.
Ansprechpartner
Allgemeine Kontaktinformationen:
Anschrift (Sekretariat):
Christine Mayr
(Raum 308, Ebene 3)
Universit?tsstrasse 1
D-86159 Augsburg
Deutschland
Telefon: +49 821 598 -3602
Fax: +49 821 598 -3649
E-Mail: christine.mayr@uni-a.de
Postadresse:
Experimentalphysik V
Institut für Physik
Universit?t Augsburg
Universit?tsstrasse 2
D-86135 Augsburg
Deutschland
Lieferadresse:
Experimentalphysik V
Institut für Physik
Universit?t Augsburg
Universit?tsstrasse 1
D-86159 Augsburg
Deutschland
Anfahrt:
Der Lehrstuhl für Experimentalphysik V befindet sich im Geb?ude S des Instituts für Physik der Universit?t Augsburg. Das Sekretariat befindet sich in Ebene 3 im Raum 308.
Anreise mit ?ffentlichen Verkehrsmitteln:
Vom Flughafen München gelangen Sie mit der S8 oder mit dem Airportbus zum Hauptbahnhof München und von dort mit dem Zug nach Augsburg Hauptbahnhof.
Vom Augsburger Hauptbahnhof nehmen Sie die Stra?enbahnlinie 3 in Richtung "Haunstetten West". Die Haltestelle "BBW/Institut für Physik" befindet sich direkt vor dem Geb?ude.
Anreise mit dem Auto:
Nehmen Sie auf der B17 die Ausfahrt "Messe/Universit?t" und biegen Sie direkt im Anschluss nach rechts in die Universit?tsstra?e ein. Nach ca. 1 km befindet sich rechts zwischen den Geb?uden T und R die Einfahrt in den Hertha-Sponer-Weg.
Parkpl?tze finden Sie entlang der beiden Geb?ude R und S sowie am Ende der Stra?e (P9).
