Moderne Technik für herausragende Forschung: Das Institut für Physik der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) ist um ein Hochleistungslasersystem reicher: Der Minister für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitalisierung Prof. Dr. Armin Willingmann hat soeben das Gerät offiziell an die MLU übergeben. Mit dem Laser können Physiker der MLU neue Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Spintronik umsetzen. Die Anlage hat 464.000 Euro gekostet und wurde zur Hälfte vom Land Sachsen-Anhalt und der Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert.

"Die hallesche Physik ist exzellent. Die Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft und des Landes Sachsen-Anhalt ist hier sehr gut angelegt. Davon zeugt nicht zuletzt der gemeinsam mit Berlin eingeworbene Sonderforschungsbereich", sagte Rektor Prof. Dr. Udo Sträter. Erst vor zwei Wochen war es Physikern der MLU gemeinsam mit der Freien Universität Berlin gelungen, einen neuen Sonderforschungsbereich mit dem Titel "SFB/Transregio 227: Ultraschnelle Spindynamik" bei der DFG einzuwerben. Rund 9,3 Millionen Euro stehen den Forscherinnen und Forschern in den nächsten vier Jahren zur Verfügung, um zu untersuchen, wie sich nur wenige Nanometer kleine magnetische Systeme in extrem kurzen Zeitintervallen manipulieren lassen. Aktuell ist das Institut für Physik, das zur Naturwissenschaftlichen Fakultät II der MLU gehört, an drei Sonderforschungsbereichen maßgeblich beteiligt.

"Dass wir das Gerät bei der Antragsstellung bereits eingeworben hatten, war sehr hilfreich", sagt Prof. Dr. Georg Woltersdorf, Vizesprecher des neuen SFB/Transregio.

Neue Möglichkeiten für Spitzenforschung in Ultrakurzzeitphysik und Nanomagnetismus: Physikern der Freien Universität Berlin und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) ist es gelungen, einen gemeinsamen Sonderforschungsbereich (SFB) einzuwerben. Unter dem Namen "SFB/Transregio 227: Ultraschnelle Spindynamik" arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an neuen Konzepten zur ultraschnellen Manipulation magnetischer Systeme im Nanobereich. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das gemeinsame Vorhaben in den kommenden vier Jahren mit rund 9,3 Millionen Euro.

Im Zentrum der Arbeiten des neuen SFB steht eine spezielle magnetische Eigenschaft von Elektronen: Der sogenannte Spin ist eine Art Eigendrehimpuls, der ein magnetisches Moment bewirkt und so zum Magnetismus führt. Der neue Sonderforschungsbereich widmet sich speziell der ultraschnellen Veränderung magnetischer Systeme. Gemeint ist damit Dynamik auf der Zeitskala von Femtosekunden, dem billiardsten Teil einer Sekunde. In den wenige Atomlagen dicken Materialien können die Eigenschaften maßgeblich über die Grenzflächen gesteuert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse könnten langfristig beispielsweise neue Speichersysteme und Informationstechnologien ermöglichen, die auf ultrakurzen Zeitskalen einsetzbar sind.

Prof. Dr. Georg Woltersdorf, Vizesprecher und Physiker an der MLU, betont: "Das Themenfeld unseres neuen SFB fügt sich sehr gut in den halleschen Forschungsschwerpunkt zu Nanostrukturieren Materialien ein und erweitert ihn um den Aspekt der ultraschnellen Dynamik."

Eine in sich verdrehte Doppelhelix: Das ist die markante Struktur der DNA, die aus großen Molekülen besteht. Welche Kräfte dabei innerhalb der Moleküle wirken und ihnen so ihre charakteristische Struktur geben, haben Chemiker und Physiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) nun anhand synthetisch hergestellter Moleküle untersucht. Dabei fanden sie heraus, dass es vor allem zwei charakteristische Kräfte gibt, die sich gegenseitig verstärken oder abschwächen können. Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse kürzlich im internationalen Fachjournal "Angewandte Chemie" vorgelegt.

"Bisher war man davon ausgegangen, dass sich die Kräfte in Makromolekülen untereinander kaum beeinflussen. Gerade für feste Polymere waren die wirkenden Kräfte für die Strukturbildung kaum untersucht", sagt Prof. Dr. Wolfgang H. Binder vom Institut für Chemie der MLU. Um die Wechselwirkungen zwischen den Molekülen besser zu verstehen, stellten die Forscher vereinfachte Polymere her. Bei der Untersuchung dieser Polymere arbeiteten sie eng mit den Physikern der Universität Halle um Prof. Dr. Thomas Thurn-Albrecht und Prof. Dr. Kay Saalwächter zusammen.

"Die Ergebnisse tragen zum besseren Verständnis der Strukturbildung von Polymeren bei", sagt Binder. Sie lassen Rückschlüsse auf Materialeigenschaften von zum Beispiel selbstheilenden Materialien zu, da sich die konkurrierenden Kräfte in solchen Materialien nun besser einstellen lassen. Zudem erweitern die Resultate die Erkenntnisse über Proteine, deren Strukturen maßgeblich zu ihrer Funktionsweise beitragen.

Es ist längst nicht mehr nur die Plastiktüte. Polymere finden sich überall, im Alltag, der Technik, in der Natur und in der Forschung. Zentral für das Verständnis der Eigenschaften von Polymeren ist der Prozess ihrer Strukturbildung – dazu gehört auch die Bildung von Kristallen. Diese stehen vom Sonntag, 17. September, bis Mittwoch, 20. September 2017 im Zentrum einer internationalen Tagung, die in der Stiftung Leucorea in Wittenberg stattfindet. Organisiert wird die Veranstaltung vom Sonderforschungsbereich SFB-TRR102 „Polymere unter Zwangsbedingungen“ der Uni Halle. Im Interview erklärt der SFB-Sprecher Prof. Dr. Thomas Thurn-Albrecht die Bedeutung der Polymerkristalle.

Am 18.05.2017 geht das Zentrum für Innovationskompetenz (ZiK) SiLi-nano^® an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) mit einem Kickoff in die zweite Phase. Die beiden neuen Nachwuchsgruppenleiter, Dr. Akash Bhatnagar aus Indien und Jun.-Prof. Dr. Wouter Maijenburg aus den Niederlanden, werden Ihre Forschungsvorhaben für die nächsten Jahre vorstellen.

Mit erfolgreicher Bewilligung und Start in die nächste fünfjährige Förderphase wird sich das ZIK SiLi-nano^® jetzt breiter in Richtung der Materialforschung für die Energiewende aufstellen. Hierzu wird strategisch der Fokus um photoinduzierte chemische Grenzflächenreaktion und damit um chemische Kompetenz für die Speicherung von Energie erweitert. Dabei steht die Entwicklung von neuen funktionalen Hybridwerkstoffen wie Photo-Ferroelektrika für Hochspannungs-Solarzellen (Nachwuchsgruppe Light-for-High-Voltage Photovoltaics, Dr. Bhatnagar) und nanostrukturierte oxidische Perowskite für die Wasserstofferzeugung (Light-for-Hydrogen, Jun.-Prof. Dr. Maijenburg) auf Silizium im Vordergrund.

Für seine Forschungsarbeit zu oxidischen Quasikristallen hat der hallesche Physiker Dr. Stefan Förster den „Gerhard Ertl Young Investigator Award“ bei der Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) – der weltweit größten Physikfachgesellschaft – erhalten. Der Preis ist mit 3.000 Euro dotiert und wird jährlich an herausragende Nachwuchswissenschaftler im Bereich der Oberflächenphysik vergeben.

Silizium für Solarzellen könnte in Europa künftig knapp werden, deswegen braucht es eine Alternative: Neuartige Dünnschichtsolarzellen stehen im Zentrum des internationalen Forschungsprojekts "Starcell", an dem auch Physiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) mitarbeiten. Die Europäische Union (EU) fördert das Projekt, das unter Federführung des katalonischen Instituts für Energieforschung steht, für drei Jahre mit rund 4,8 Millionen Euro. Davon fließen rund 380.000 Euro an die MLU. Die Mittel stammen aus dem EU-Rahmenprogramm für Forschung und Innovation "Horizon 2020".

Seit einigen Jahren suchen Wissenschaftler nach alternativen Materialien für Solarzellen, die ungiftig und in großen Mengen verfügbar sind. Der Hintergrund: Die EU hat einen Katalog mit sogenannten kritischen Rohstoffen erstellt. Darin sind die Stoffe enthalten, die weltweit oder zumindest im EU-Raum künftig knapp werden könnten. Auf der Liste stehen auch einige Elemente, die für die Herstellung von Solarzellen wichtig sind: Indium, Gallium, Tellur und sogar Silizium. Das Projekt "Starcell" hat deshalb das Ziel, eine Dünnschichtsolarzelle zu entwickeln, die aus ungiftigen und breit verfügbaren Alternativen besteht. Eine entscheidende Rolle spielt dabei Kesterit, das seit den 2000er Jahren intensiv erforscht wird.

"In der Vergangenheit hat die Entwicklung neuer Solarzellen bis zur technologischen Anwendung mehrere Jahrzehnte gedauert", sagt Prof. Dr. Roland Scheer vom Institut für Physik der MLU. Seine Arbeitsgruppe erforscht seit Langem Kesterit als möglichen Baustoff für Solarzellen. Über die EU-Förderung sollen die Grundlagen geschaffen werden, um die Kesterit-Solarzellen schneller in den Markt einführen zu können. Dafür müssten aber noch einige Hürden überwunden werden, wie Scheer sagt: "Der Laborwirkungsgrad dieser Solarzellen liegt derzeit bei 13 Prozent - das ist noch viel zu wenig für den industriellen Einsatz. Hier wären mindestens 18 Prozent nötig." Außerdem müssten die Materialeigenschaften des Stoffes noch weiter erforscht werden, um gezielte Veränderungen vornehmen zu können.