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Dr. Thomas Herrmannsdörfer
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Magnetische Effekte in Festkörpern

HIBEF YBCO crystal gif

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Foto: Carsten Baehtz

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Die Schlüsseltechnologien unserer heutigen Gesellschaft beruhen auf „maßgeschneiderte“ Funktionsmaterialien und die Basis für Optimierung dieser ist die genaue Kenntnis der Zusammenhänge von Struktur und physikalischen Eigenschaften. Jedoch sind noch nicht alle Zusammenhänge verstanden und es gibt zu den Eigenschaften verschiedenen Materialgruppen unter starken magnetischen Feldern noch offene Fragen. Im Bereich der korrelierten Elektronen-Systeme zum Beispiel ist die Supraleitung an sich geklärt, doch stellt sich die Frage, ob und ab welchen Feldstärken die Cooper-Elektronenpaare, die für diesen Effekt verantwortlich sind, wieder trennen. Eine andere Fragestellung ist die Ursache der Shubnikov-de Haas Oszillationen, bei der sich bei tiefen Temperaturen und starken mag. Feldern die elektrische Leitfähigkeit periodisch ändert.

Diese Zusammenhänge sind im Zentrum vieler Untersuchungen mit meist statischen Magnetfelder von bis zu 20 Tesla an Synchrotronen der 3. Generation, wobei man dabei annehmen könnte, dass die mag. Feldstärke der limitierende Faktor sei. Jedoch erreicht man (am einfachsten) höherer Feldstärken durch sogenannte gepulste Felder, wobei die maximale Feldstärke nur für ein Bruchteil einer Sekunde erreicht wird. Die kurze Lebensdauer des hohen Magnetfelds bedingt eine schnelle Messung also eine hohe Zeitauflösung. Somit bietet sich der European XFEL mit seiner extrem hohen Brillanz und außergewöhnlichen Zeitstruktur als Analysetool an. Im Rahmen des HIBEF-Nutzerkonsortiums ist ein Aufbau zur Untersuchung der Kristallstrukturen mittels eines gepulsten Magnetfeldes von bis zu 60 Tesla geplant. Die Kombination dieser leistungsstärksten Röntgenquelle und solch hohen Magnetfelder ist weltweit einzigartig.


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