Quanteneffekte in Festkörpern

Quanteneffekte in Festkörpern

In komplexen Festkörpern treten häufig ungewöhnliche Vielteilcheneffekte auf, die zu neuartigen Materialeigenschaften führen. Die Aufklärung der elektronischen Struktur solcher Systeme ist das Ziel von Ralph Claessen, der seit Dezember den Lehrstuhl für Experimentelle Physik IV an der Uni Würzburg bekleidet.

In den vergangenen Jahren wurden in verschiedenen Festkörpermaterialien neuartige elekronische und magnetische Phänomene entdeckt. Die Wissenschaft konnte sie alle auf komplexe Wechselwirkungen zwischen den Bausteinen der Festkörper, also den Elektronen und Ionen, zurückführen. Ein Beispiel dafür ist die Hochtemperatur-Supraleitung: In einem Supraleiter kann elektrischer Strom ohne Widerstand fließen - das ist bei einigen Metallen der Fall, sobald sie stark abgekühlt werden, nämlich auf rund minus 270 Grad Celsius. Man stellte dann fest, dass eine Supraleitung auch schon bei höheren Temperaturen möglich ist. Eine bestimmte Kupferoxid-Verbindung etwa wird schon bei minus 139 Grad Celsius zum Supraleiter.

Die Aufklärung solcher Erscheinungen ist ein hoch aktueller Forschungsgegenstand der modernen Festkörperphysik. \"Das Interesse an diesem Gebiet erklärt sich nicht nur aus den faszinierenden Grundlagenaspekten, sondern auch aus dem hohen Anwendungspotenzial\", sagt Claessen. Beispiele hierfür sind der verlustfreie Transport elektrischer Energie oder die magnetoelektronische Datenverarbeitung.

Claessens Arbeitsgruppe untersucht vorwiegend Materialien mit starken elektronischen Korrelationen, in denen die Coulomb-Wechselwirkung zwischen den negativ geladenen Leitungselektronen oder die Ankopplung an das Kristallgitter zu ungewöhnlichen Quanteneffekten führen. Dazu gehören neben Übergangsmetalloxiden auch niedrigdimensionale Systeme, in denen die Bewegungsfreiheit der Elektronen aufgrund der Kristallstruktur auf ein oder zwei Raumrichtungen beschränkt ist.

Für die experimentellen Untersuchungen setzt der neue Professor vor allem elektronenspektroskopische Methoden ein, insbesondere die Photoelektronen-Spektroskopie. Hierfür nutzt er auch Synchrotron-Strahlung an verschiedenen Großforschungslabors auf der ganzen Welt. Außerdem verwendet seine Arbeitsgruppe das ihr zur Verfügung stehende oberflächenanalytische Instrumentarium zur Klärung angewandter materialwissenschaftlicher Fragen.

Ralph Claessen, 1960 in Düsseldorf geboren und in Schleswig-Holstein aufgewachsen, studierte Physik in Kiel und Cambridge (Großbritannien). Nach seiner Promotion 1991 in Kiel ging er als Feodor-Lynen-Stipendiat für eineinhalb Jahre an die University of Michigan in Ann Arbor. Von dort wechselte er an die Universität des Saarlandes, wo er sich 1998 habilitierte. Im gleichen Jahr wurde Claessen auf eine C3-Professur an die Uni Augsburg berufen, die er bis zu seinem Wechsel nach Würzburg innehatte.

Kontakt: Prof. Dr. Ralph Claessen, T (0931) 888-5732, Fax (0931) 888-4921, E-Mail: claessen@physik.uni-wuerzburg.de

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