English |  |  Kontakt | Anreise | Impressum | Sitemap | Einrichtungen A-Z | Suche | 
Siegel der Universität

Forschungsprogramm

Mit den prägnanten Worten "More is different" beschreibt der Nobelpreisträger P. W. Anderson1, dass das Zusammenspiel vieler Konstituenten in einem Festkörper zu qualitativ neuen Effekten und Materialeigenschaften führen kann. Eine zentrale Herausforderung der modernen Festkörperphysik und damit auch des Sonderforschungsbereichs 608 ist die Entdeckung und Erforschung solcher kollektiven Phänomene.

Thema des Sonderforschungsbereichs sind "Komplexe Übergangsmetallverbindungen". Ihre vielfältigen und faszinierenden Eigenschaften ergeben sich einerseits aus der flexiblen elektronischen Struktur von Übergangsmetall-Ionen und andererseits aus der starken Wechselwirkung der resultierenden Spin-, Ladungs- und orbitalen Freiheitsgrade. Das kollektive Zusammenspiel dieser Bausteine erzeugt eine riesige Zahl neuer Phänomene und Materiezustände.

Metallische und isolierende Phasen, Supraleitung, Magnetismus, Ferroelektrizität, orbitale Ordnung und auch spontane Gitterverzerrungen liegen in den Übergangsmetallverbindungen oft nahe beieinander. Einer der besonders erfolgversprechenden Wege, Materialien mit neuen, auch technologisch interessanten Eigenschaften oder sogar neue Zustände der Materie zu entdecken, ist die Untersuchung von Systemen, in denen verschiedene Freiheitsgrade, verschiedene Wechselwirkungen oder verschiedene Phasen direkt in Konkurrenz zueinander treten und sich gegenseitig beeinflussen. Solche Systeme reagieren oft extrem sensitiv auf kleine Änderungen ihrer Umgebung und haben so großes Potential als Sensoren, Aktuatoren oder Speichermedien. Zum Beispiel können in Multiferroika, in denen magnetische und ferroelektrische Eigenschaften gekoppelt sind, magnetische Domänen elektrisch geschaltet werden. Oft wird auch eine dritte Phase (z.B. Supraleitung oder orbitale Ordnung) stabilisiert, wenn zwei verschiedene Zustände der Materie (z.B. metallische und magnetische) in Konkurrenz zueinander treten. Findet ein Phasenübergang am absoluten Nullpunkt der Temperatur statt, können die damit verbundenen kritischen Fluktuationen in einem weiten Temperaturbereich zu anomalen Materialeigenschaften führen, die durch neue Teilchen mit exotischen Eigenschaften beschrieben werden.

Im SFB 608 werden in enger Zusammenarbeit zwischen Physik, anorganischer Chemie und Kristallographie neue Übergangsmetallverbindungen hergestellt und charakterisiert. Eine breite Palette von spektroskopischen Methoden ergänzt Thermodynamik und Transportmessungen und erlaubt in Kombination mit Modellrechnungen, die grundlegenden Eigenschaften korrelierter Übergangsmetallsysteme aufzuklären und die elementaren Anregungen in diesen Systemen direkt zu beobachten. Theorie und Experiment arbeiten eng zusammen bei der Erforschung grundlegender Mechanismen und Effekte, die die Basis der vielen überraschenden Eigenschaften stark korrelierter Systeme bilden.

Zusätzlich versucht der SFB 608, Akzente bei der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses, bei Genderfragen und der Vereinbarkeit von Familie und Beruf zu setzen. Hier arbeitet der SFB 608 eng mit den bereits bestehenden Strukturen der Universität zu Köln und der Bonn-Cologne Graduate School of Physics and Astronomy (BCGS) zusammen, die im Rahmen des Exzellenzprogrammes seit Ende 2007 gefördert wird.

1 P. W. Anderson, Science 177, 393 (1972)