orangener PfeilJan Vorberger

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Eye catcher

Warme dichte Materie im Nichtgleichgewicht

Forschung zu Eigenschaften von Materie, wie sie im Inneren von Planeten oder Sternen vorkommt, erzeugt durch Kurz- oder Langpulslaser, durch Röntgenstrahlen, Ionen oder Elektronenstrahlen, in Diamantstempelzellen oder für die Fusion.

 

Bragg Non-thermal

Laserbestrahlung von Metallen erzeugt Nichtgleichgewichtsgewichtszustände mit heissen Elektronen. Die Relaxation im System und die Kopplung der Elektronen an die Phononen ist ein komplizierter Prozess, der manchmal im Zwei-Temperatur-Modell beschrieben wird. Wir (R. Ernstorfer und Kollegen vom FHI Berlin) fanden jedoch eine bessere Beschreibung, die auch die Nichtgleichgewichtssituation der Phononen einbezieht.

 

Schock-komprimierter Kohlenstoff wandelt sich von Graphit in Diamant um. Unter bestimmten Vorraussetzungen kann auch hexagonaler Diamant -Lonsdaleit- entstehen, eine metastabile Phase von Kohlenstoff mit einer Kristallstruktur zwischen Graphit und Diamant. Berechnungen sagen voraus, dass Lonsdaleit härter als Diamant sein soll. Wahrscheinlich wird Lonsdaleite natürlich in Meteoriteneinschlägen generiert. Eine Kollaboration unter Leitung von Dominik Kraus (HZDR, Universität Berkeley) hat entsprechende neue Erkenntnisse gerade publiziert. Hier ist eine schöne Zusammenfassung.

warm dense Diamond   warm dense carbon warm dense Lonsdaleite

Gitter- und Elektronenstruktur in warmem Diamant bei p=130GPa (links), in warmem Lonsdaleite bei p=200GPa (mitte) und in flüssigem Kohlenstoff bei p=150GPa (rechts).

 

Dieses Video zeigt die Ergebnisse einer Kooperation mit SIMES am SLAC in Stanford (USA) in der wir die Struktur von Aluminium im Megabar-Bereich untersuchen.

Wir benutzen Simulationen nach ersten Prinzipien wie Dichtefunktional-Molekulardynamik als auch quantenstatistische Greenfunktionen, um exotische und neuartige Materiezustände im Gleichgewicht und Nichtgleichgewicht und während verschiedener Relaxationsvorgänge zu beschreiben. Wir berechnen Röntgenspektren für Streuexperimente an solchen Materiezuständen.

molecular hydrogen metallic hydrogen warm dense aluminium

 Molekularer Wasserstoff wie in Jupiters Mantel, warmes dichtes Aluminium erzeugt durch laser-generierte Schockwellen, metallischer Wasserstoff in Jupiters Kern.