Im digitalen Zeitalter fallen riesige Datenmengen an. Umso wichtiger ist es, Speicher zur Verfügung zu stellen, die schnell und effizient damit arbeiten können. Ein Ansatz ist dabei, die Schaltfähigkeit von Transistoren – also elektronischen Halbleiter-Bauelementen – zu verbessern. Wie das anhand von leitfähigen polymeren ionischen Flüssigkeiten gelingen könnte, haben Chemiker und Physiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU), des Max-Planck-Instituts für Mikrostrukturphysik (MPI) und der Universität Leipzig untersucht. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse kürzlich im "Journal of Materials Chemistry C" vorgelegt.

Ihre Arbeit setzt sich mit dem Bau und der Funktion von Transistoren auseinander. Das sind elektronische Halbleiter-Bauelemente, die meist niedrige Ströme und Spannungen steuern und auch in Speicherelementen zum Einsatz kommen. Bei sogenannten Feldeffekttransistoren lässt sich die Schaltfähigkeit verbessern, indem eine ionische Flüssigkeit als dünne Schicht im Transistor aufgebracht wird. Der Effekt ist bereits seit 1914 bekannt und wurde für organische Salze beschrieben, die bei unter 100 Grad Celsius in einem flüssigen Zustand sind und ionische Eigenschaften besitzen. "Weil diese ionischen Flüssigkeiten jedoch nicht sehr anwendungsnah sind, haben wir polymere ionische Flüssigkeiten mit ähnlichen Eigenschaften entwickelt", sagt Prof. Dr. Wolfgang H. Binder vom Institut für Chemie der MLU, der verantwortlich für die Polymersynthese war.

Die polymeren ionischen Flüssigkeiten gehören zu den vielversprechendsten Materialen in der Elektrochemie. Sie wurden als dünne Schicht im Feldeffekttransistor aufgebracht, der von Stuart Parkin, Humboldt-Professor an der MLU und Direktor des MPI, entwickelt wurde. Anhand von elektrischer Spektroskopie untersuchte Prof. Dr. Friedrich Kremer von Abteilung Molekülphysik der Universität Leipzig die Ladungsgeschwindigkeiten im Transistor. Es zeigte sich, dass der Schaltvorgang mithilfe der dünnen Polymerschicht verbessert wurde und in tiefere Schichten hineinreichte. "Das Ziel ist zukünftig die Entwicklung neuer Transistoren, die mit neuartigen Schaltmechanismen kognitive - also adaptive und merkfähige - Eigenschaften erlangen können", sagt Binder.

Organische Halbleiter sind günstig herzustellen und flexibel einsetzbar. Neue Erkenntnisse zum Magnetismus in der organischen Spintronik könnten dabei helfen, ihre Effizienz und Einsatzmöglichkeiten noch weiter zu verbessern. Über aktuelle Entwicklungen und Forschungsergebnisse in diesem Bereich diskutieren mehr als 80 führende Forscherinnen und Forscher während des siebten "International Meeting on Spins in Organic Semiconductors" (SPINOS) vom 13. bis 16. August an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). Organisiert wird die Veranstaltung von Prof. Dr. Georg Schmidt am Institut für Physik der MLU. Sie findet zum ersten Mal an einer deutschen Universität statt.

Die Spintronik erforscht eine spezielle magnetische Eigenschaft von Elektronen: den Spin. Damit ist eine Art Eigendrehimpuls von Elektronen gemeint, der ein magnetisches Moment erzeugt und Ursache des Magnetismus ist. Nutzen lässt sich der Spin in der Praxis zum Beispiel bei der Entwicklung neuartiger elektronischer Bauteile oder Speichermedien. Dabei können auch organische Halbleiter zum Einsatz kommen. Neuartige Leuchtdioden, wie sie zum Beispiel in biegbaren Displays verwendet werden - sogenannte OLEDs -, lassen sich über den Spin zu einer höheren Effizienz verhelfen. Auch für die Entwicklung organischer Solarzellen können diese Effekte wichtig sein. "Es gibt bereits Verfahren, die organische Halbleiter so auf Oberflächen drucken können, wie es ein Tintenstrahldrucker auf Papier tut", sagt der Physiker Prof. Dr. Georg Schmidt von der MLU, der die Tagung organisiert. Dadurch seien die Einsatzmöglichkeiten viel breiter als bei anorganischen Materialien, so der Forscher weiter. Die Nutzung des Magnetismus von Spins könne hierbei neue Optionen und Anwendungsmöglichkeiten schaffen, zum Beispiel auch Magnetspeicher aus Plastik.

Am Institut für Physik in Halle ist gerade ein besonders gefragter Wissenschaftler zu Gast: Dr. Manuel Bibes. Der französische Physiker gehört weltweit zu den führenden Forschern auf dem Gebiet der oxidischen Grenzflächen. Gemeinsam mit seinen Kollegen an der Martin-Luther-Universität entwickelt er neue Ideen für gemeinsame Forschungsprojekte und verbindet die Expertise vor Ort mit seiner eigenen Arbeit.

Der Terminkalender von Manuel Bibes ist gut gefüllt: In den vergangenen Tagen hatte er viele Treffen mit verschiedenen Arbeitsgruppen des halleschen Physik-Instituts. „Zuletzt war ich im Labor von Wolf Widdra und wir haben über neue Experimente gesprochen, die wir gemeinsam durchführen wollen“, berichtet der Forscher.

Manuel Bibes ist Forschungsdirektor am renommierten Centre national de la recherche scientifique (CNRS) – Thales. Dort leitet er den Fachbereich „Oxitronics“. Zuvor war der Physiker unter anderem in der Arbeitsgruppe des französischen Physik-Nobelpreisträgers Prof. Dr. Albert Fert tätig. Seine Arbeit wurde schon vielfach mit Preisen ausgezeichnet, der Europäische Forschungsrat fördert ihn mit einem ERC Consolidator Grant. Dass Bibes aktuell in Deutschland auf Forschungsreise ist, geht auf eine Initiative der halleschen Physikerin Prof. Dr. Ingrid Mertig zurück. Sie hatte ihn erfolgreich für den Friedrich Wilhelm Bessel-Forschungspreis der Alexander von Humboldt-Stiftung nominiert. Das Preisgeld, 45.000 Euro, ist für mehrere Forschungsaufenthalte in Deutschland vorgesehen.

Die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) präsentiert sich mit einem innovativen Projekt auf der weltweit größten Digitalmesse Cebit, die vom 11. bis 15. Juni 2018 in Hannover stattfindet.

Das Team um Physiker Prof. Dr. Jamal Berakdar präsentiert neue Möglichkeiten für magnetbasierte Speichermedien. Viele technische Geräte werden immer kleiner - das stellt auch magnetbasierte Speichermedien vor Herausforderungen. Denn mit bisherigen Technologien sind diesen Speichern physikalische Grenzen gesetzt. Daher arbeiten die halleschen Physiker an einem Konzept für magnetische Speichermedien im Nanoformat. Dafür nutzen die Wissenschaftler Anordnungen für nanostrukturierte Systeme, die magnetische Quasiteilchen, sogenannte Skyrmione, beherbergen. Diese zeichnen sich durch eine besondere Stabilität gegenüber thermischen Schwankungen oder externen Magnetfeldern aus und sind daher ein potenzieller Kandidat für moderne Speichermedien.

Tumorzellen zum Leuchten bringen: Medizinphysiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) haben ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sich detailreiche dreidimensionale Bilder vom Körperinneren erzeugen lassen. Das kann zum Beispiel dabei helfen, die Entwicklung von Krebszellen im Körper genauer zu untersuchen. Ihre Entwicklung stellt die Forschergruppe in der Fachzeitschrift "Communication Physics" der Nature Publishing Group vor.

Um Krebserkrankungen gezielt behandeln zu können, benötigen Ärzte und Forscher ein noch besseres Verständnis von Krebszellen und ihren Eigenschaften. Häufig werden in der Forschung zunächst einzelne Krebszellen in Reagenzgläsern untersucht, bevor die Erkenntnisse dann in lebenden Organismen überprüft werden. "Wir wollen die Krebszellen aber direkt im Körperinneren ausspionieren und herausfinden, wie sie sich ausbreiten, wie sie funktionieren und wie sie auf neuartige Therapien reagieren", sagt der Medizinphysiker Prof. Dr. Jan Laufer von der MLU. Er hat sich auf das Gebiet der sogenannten Photoakustischen Bildgebung spezialisiert, ein Verfahren, mit dem sich mit Hilfe von durch Laserstrahlen erzeugten Ultraschallwellen hochaufgelöste, dreidimensionale Bilder vom Körperinneren erstellen lassen.

Erfolgreicher Wissenstransfer funktioniert nur mit sehr guter Grundlagenforschung. Die betreiben an der Universität unter anderen die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Instituts für Physik: Dort sind nicht nur drei Sonderforschungsbereiche (SFB) der Deutschen Forschungsgemeinschaft und eine Alexander von Humboldt-Professur angesiedelt. Die Forscherinnen und Forscher sind auch international bestens vernetzt und machen regelmäßig mit Publikationen in renommierten Fachjournalen auf sich aufmerksam.

Das mit 14 Professuren vergleichsweise kleine Institut für Physik der Martin-Luther-Universität wird aktuell mit drei Sonderforschungsbereichen der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Im einzelnen sind dies der seit 2008 bestehende SFB 762 „Funktionalität oxidischer Grenzflächen“, der mit der Universität Leipzig 2011 etablierte Transregio-SFB 102 „Polymere unter Zwangsbedingungen“ sowie der im vergangenen Jahr gemeinsam mit der Freien Universität Berlin neu eingeworbene Transregio-SFB 227 „Ultraschnelle Spin­dynamik“. Alle drei Initiativen sind eingebettet in den naturwissenschaftlichen Forschungsschwerpunkt „Materialwissenschaften – Nanostrukturierte Materialien“ an der Universität, der sich mit der Entwicklung neuartiger Materialien und innovativer Messmethoden befasst.

Die hallesche Physik hat sich auch weltweit einen Namen gemacht – sowohl als Veranstaltungsort für internationale Tagungen als auch als Einrichtung für hochangesehene Gastwissenschaftler. Gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik gelang es den Physikern 2013, den Erfinder der modernen Festplattentechnologie Prof. Dr. Stuart Parkin über eine Alexander von Humboldt-Professur – Deutschlands höchstdotierten internationalen Forschungspreis – nach Halle zu holen. Auch der französische Physik-Nobelpreisträger Prof. Dr. Albert Fert gehört seit 2014 zu den Gästen des Instituts. Und erst vor wenigen Wochen erhielt Dr. Manuel Bibes vom renommierten Centre national de la recherche scientifique (CNRS) Thales den Friedrich Wilhelm Bessel-Forschungspreis der Alexander von Humboldt-Stiftung, um für mehrere Monate in Halle zu arbeiten.

Hochaufgelöste, dreidimensionale Blicke ins Innere von Werkstoffen: An der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) ist ein hochmodernes Röntgenmikroskop in Betrieb genommen worden. Das Gerät ermöglicht es beispielsweise, Veränderungen in Werkstoffen unter Hitzeeinwirkung direkt zu beobachten. Finanziert wurde das Röntgenmikroskop im Rahmen der Großgeräteinitiative der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Deutschlandweit wurden nur zwei Geräte dieser Leistungsklasse von der DFG ermöglicht. Insgesamt wurden sechs Universitäten im Rahmen des Programms mit neuartigen Röntgenmikroskopen im Gesamtwert von 13,4 Millionen Euro ausgestattet.

"Ich freue mich sehr, dass die DFG mit der Förderung unsere bisherige Arbeit bestätigt. Mit der ZEISS Xradia 810 Ultra können wir dem Forschungsschwerpunkt Nanostrukturierte Materialen an unserer Universität einen neuen Schub geben und zugleich den Forschungseinrichtungen am Weinberg Campus in Halle die Chance eröffnen, an dem hochmodernen Gerät zu arbeiten", sagt Prof. Dr. Ralf Wehrspohn, Inhaber des Lehrstuhls für mikrostrukturbasiertes Materialdesign an der MLU und Leiter des Fraunhofer IMWS.

Das Röntgenmikroskop wird auch anderen wissenschaftlichen Arbeitsgruppen zur Verfügung stehen. Beispielsweise werden Forscherinnen und Forscher der TU Clausthal, der Uni Osnabrück, der Bundesanstalt für Materialprüfung und -forschung (BAM), der Universität Erlangen-Nürnberg und anderer Forschungseinrichtungen das Gerät in Halle nutzen.

Die Alexander von Humboldt-Stiftung hat dem französischen Physiker Dr. Manuel Bibes den Friedrich Wilhelm Bessel-Forschungspreis zuerkannt. Das Preisgeld, 45.000 Euro, nutzt der Wissenschaftler für längerfristige Forschungsaufenthalte in Deutschland. An der MLU unterstützt Bibes die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungsschwerpunkts "Materialwissenschaften – Nanostrukturierte Materialien". Nominiert hatte ihn das Institut für Physik der MLU.

"Die Themen, mit denen sich Manuel Bibes befasst, fügen sich hervorragend in das wissenschaftliche Profil unseres Sonderforschungsbereichs zu oxidischen Grenzflächen ein. Wir werden stark von seiner Expertise profitieren können und freuen uns auf die Zusammenarbeit mit diesem herausragenden Wissenschaftler", sagt die Physikerin Prof. Dr. Ingrid Mertig. Sie leitet den Sonderforschungsbereich 762 "Funktionalität oxidischer Grenzflächen". Gemeinsam wollen die halleschen Forscher ihre bereits gewonnenen theoretischen und experimentellen Erkenntnisse mit den Ergebnissen von Manuel Bibes kombinieren. Damit soll die Entwicklung neuartiger Materialien vorangetrieben werden, die künftig einmal Einsatz in der Informations- und Speichertechnologie finden könnten.