Please activate JavaScript!
Please install Adobe Flash Player, click here for download

entdeckt_02_2014 - Editorial

entdeckt 02 .14 EDITORIAL WWW.HZDR.DE LIEBE LESERINNEN UND LESER, viele Physikerinnen und Physiker im Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf beschäftigen sich mit Phänomenen, die mit der klassischen Physik, wie wir sie im Schulunterricht ken- nengelernt haben, nicht zu beschreiben sind. Die von ihnen entdeckten Effekte treten in der Welt des Allerkleinsten – also bei Atomen und deren Bestandteilen oder aber bei Nano- Strukturen – auf und gehören in den Bereich der Quantenme- chanik. Um einen Blick in diese Welt zu erlauben, die sich oft einem intuitiven Verständnis entzieht, greifen Wissenschaft- ler wie auch Wissenschaftsjournalisten gerne auf Analogien zurück: Sie vergleichen das exotische Verhalten von Quan- tenteilchen mit wuchtigen Geschossen wie beispielsweise Billardkugeln oder beschreiben das magnetische Moment der Elektronen – den Elektronenspin – als Kreisel. Diese Art der Vergleiche sprechen das Vorstellungsvermögen an und erleichtern den Zugang zu schwierigen Wissenschafts- themen, ganz und gar stimmig sind sie nie. Aber eben weil sich der Nanokosmos, soweit wir ihn heute kennen, scheinbar extrem von der uns bekannten Welt unterscheidet, dürfen Vergleiche hinken. Auch klassische Festkörperphysiker grei- fen auf rhetorische Figuren zurück, wenn sie grundlegende Phänomene in einem Festkörper verdeutlichen wollen. So vergleicht Stephan Winnerl die Dynamik von Elektronen in Graphen – einem nur aus einer einzigen, zweidimensionalen Lage aus Atomen bestehenden Material – mit dem Umsortie- ren von Büchern in einem Regal. Bei seinen Untersuchungen mit Laserlicht fand er nämlich heraus, dass sich die Elektro- nen auf den unterschiedlichen Energieniveaus ungewöhnlich anordnen. Das könnte der erste Schritt hin zu einem neuarti- gen Landau-Niveau-Laser sein. Zu den exotischen Effekten in der Quantenwelt gehören auch die Elektronenspins. Sie sind der Fokus mehrerer Arbeits- gruppen am HZDR. Mit ihnen erzeugen Helmut Schultheiß und Sebastian Wintz Wellen und besondere Magnetwirbel. Alina Deac interessiert sich dafür, wie Spins elektrische Ströme beeinflussen und diese dann wiederum auf die Spins zurück- wirken. So stoßen die Physiker in neue Dimensionen vor – mit realen Auswirkungen auf die Mikro- und Nanoelektronik. Energieeffiziente und schnelle Speicher- und Kommunikati- onsprozesse sind ihr Ziel. Ordnen sich die Elektronenspins unter bestimmten Bedingun- gen nicht in üblichen Mustern und treten dann neue Phäno- mene auf? Das untersucht Joachim Wosnitza anhand „frust- rierter“ Magnete. Diese verraten etwas über ihr Eigenleben, wenn sie hohen Magnetfeldern oder tiefen Temperaturen ausgesetzt werden. Auch diese Versuche aus der Grund- lagenforschung könnten in Zukunft zu bisher ungeahnten Anwendungen führen. Es gibt eine klare Grenze zwischen klassischer Physik und Quantenmechanik. Realer Raum und Quantenwelt gehen jedoch ineinander über und sind eigentlich eins – die Natur eben. Forschung und Kommunikation über diese komplexen Zusammenhänge werden wohl auch weiterhin an Grenzen stoßen. Die Entdeckungen, die der Nanokosmos bereit hält, sind es wert. Eine spannende Lektüre wünscht Ihnen Christine Bohnet Abteilung Kommunikation und Medien im HZDR TITELBILD: Mit dem Werkzeug des Ionenstrahls – also mit schnellen, elektrisch geladenen Teilchen – gelingen selbstorganisierte Muster und Strukturen, wie sie auch in der Natur vorkommen. Je kleiner diese Nanostrukturen werden, desto mehr werden ihre Eigen- schaften durch quantenmechanische Gesetzmäßigkeiten bestimmt. Schema: Sander Münster

Seitenübersicht