Am 16. Dezember 2020 wurde ein Patent veröffentlicht, dass von Prof. Dr. Rossitza Pentcheva und Dr. Benjamin Geisler aus unserer Fakultät für Physik eingereicht worden war.

Für thermoelektrischen Bauelemente, die Wärme in Strom umwandeln, werden zwei unterschiedliche Materialien, von denen eines negativ (n-Typ), das andere positiv dotiert ist (p-Typ), benötigt. Die theoretischen Physiker Prof. Dr. Rossitza Pentcheva und Dr. Benjamin Geisler konnten nachweisen, dass sich beide Typen aus derselben Materialkombination herstellen lassen, indem lediglich die Stapelfolge an den polaren Grenzflächen verändert wird. Dies ermöglicht es, strukturell und elektronisch kompatible Materialien vom p- und n-Typ herzustellen. Zu diesem Konzept, das auf materialspezifischen quantenmechanischen Simulationen basiert am Beispiel einer Heterostruktur, bestehend aus sehr dünnen Schichten von Lanthannickelat und Strontiumtitanat, wurde nun ein europäisches Patent erteilt: EP 3580788 „Thermoelektrisches Element, thermoelektrischer Generator, Peltier Element und Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Elements“

Weitere Informationen: Prof. Dr. Rossitza Pentcheva, rossitza.pentcheva@uni-due.de, Tel 0203 3792238, Dr. Benjamin Geisler benjamin.geisler@uni-due.de

Ultradünne Materialien haben Konjunktur. Während sie kurz nach ihrer Entdeckung vor allem in den Grundlagenwissenschaften Furore machten, rücken die nur wenige Atomlagen dicken Schichten zunehmend in den Fokus anwendungsorientierter Forschung, da ihre optischen, elektronischen und mechanischen Eigenschaften neuartige Anwendungen ermöglichen. Die europäische Union hat diese Potential früh erkannt und 2013 das Graphen Flagship ins Leben gerufen, das in seiner zweiten Phase ebenfalls verstärkt auf Anwendungen zielt. Innerhalb des Flagships ist es jetzt einer Kollaboration aus Forschern der TU Delft (AG Steeneken), der Université Basse Normandie und der AG Schleberger (UDE) ist es gelungen, einen auf Graphen basierenden Drucksensor zu bauen, der es erlaubt, Gase mit höchster Präzision zu detektieren. Graphen ist eine einzelne Lage aus Kohlenstoff mit einer Dicke von weniger als einem Nanometer, die in diesem Fall mit einer definierten Pore versehen ist und ein kleines Gasreservoir abschließt. Die Besonderheit des Sensors ist, dass der Nachweis nicht auf chemischen Reaktionen beruht, sondern auf der Permeationszeit von Gasen durch die poröse Graphen-Membran, die zugleich als Gaspumpe und als Drucksensor fungiert. Die Idee ist simpel: Leichte Gase sind schneller und entkommen damit auch schneller aus dem durch die Membran abgeschlossenen Reservoir als schwere Gase. Die Vorteile im Vergleich zu konventionellen Sensoren sind vielfältig: der vorgestellte Sensor ist extrem klein (siehe Abb.), schnell, energiesparend und dennoch sehr empfindlich.

So einfach das Prinzip zunächst klingt, liegt die Kunst darin, das Herzstück des Sensors, die poröse Graphenmembran, herzustellen und die Permeationsraten mit entsprechender Präzision zu bestimmen. Die AG Schleberger beschäftigt sich seit längerem mit der Herstellung von freitragenden 2D-Materialien für den Einsatz in der Ultrafiltration im FLAG-ERA-Projekt NU-TEGRAM, aber auch als Targetmaterial für die Erzeugung ultrakurzer Ionenpulse im SFB 1242. Nachdem die Idee geboren war, wurden die ersten Sensoren mit Ionen am Schwerionenbeschleuniger GANIL in Frankreich perforiert, da die AG Schleberger mit den Kollegen dort bereits umfangreiche Erfahrungen mit der Perforation von Graphen und anderen 2D-Materialien gesammelt hatte. Zuletzt wurden die Poren mit einer fokussierten Ionenquelle erzeugt, was die Herstellung und Messung durch die Delfter Kollegen nochmals um einiges erleichtert. Die Messungen zur Funktion und Effizienz der Gassensoren wurden an der TU Delft (AG Steeneken) durchgeführt und belegen, dass der Sensor einwandfrei funktioniert.

Die Ergebnisse dieser erfolgreichen Kollaboration wurden jetzt in Nature Communications veröffentlicht:
I. E. Rosłoń, R. J. Dolleman, H. Licona, M. Lee, M. Šiškins, H. Lebius, L. Madauß, M. Schleberger, F. Alijani, H. S. J. van der Zant & P. G. Steeneken, High-frequency gas effusion through nanopores in suspended graphene, Nature Communications 11 (2020) 6025

Weitere Informationen: Prof. Dr. Marika Schleberger, Experimentalphysik, Tel. 0203/37 9-1600, marika.schleberger@uni-due.de

Nach mehreren Videos aus der Experimentalphysik gibt es nun auch ein Video aus der Theoretischen Physik. Wer geglaubt hat, dass sich spannende Physik nur durch komplexe Apparaturen darstellen lässt, wird eines Besseren belehrt. Fünf Physiker aus der AG König und aus der AG Sothmann machen keinen Hehl aus ihrer Begeisterung für die Theoretisch Physik.

Pünktlich zur Vorweihnachtszeit ist der Video-Trailer der Fakultät für Physik im Netz.

Sein ungewöhnliches Konzept – es werden parallel laufende 3 x 3 Einzelvideos gezeigt – soll andeuten, wie breit das Spektrum der Wissenschaft in unserer Fakultät ist.  Gezeigt wird natürlich nur ein winziger Teil der zahlreichen Themen zu denen bei uns parallel intensiv geforscht wird. In Zukunft werden immer wieder neue Ausschnitte aus aktuell gedrehten Videos eingesetzt.

Wie es sich für einen Trailer gehört, zeigt er nur Ausschnitte aus Videos, die bisher bei uns gedreht wurden – mehr kann man hier sehen:

Zum 1. Dezember 2020 wurde Dr. Manuel Gruber als Juniorprofessor für „Bildgebung von kondensierter Materie in der Zeitdomäne“ an unsere Fakultät für Physik berufen. Es handelt sich hier um eine Juniorprofessur im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanzierten Tenure-Track-Programms zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses (WISNA).

In seiner bisherigen Position hat Herr Gruber an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel in der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Richard Berndt eine Untergruppe geleitet, die zum Thema „Molekularer Magnetismus“ forscht.

Gruber ist in Straßburg geboren und hat dort auch sein Bachelor- und Masterstudium abgeschlossen. Im Rahmen eines Cotutelle-Verfahrens wurde ihm von der Universität Strassburg und vom Karlsruher Institut für Technologie der Doktorgrad für seine Forschung verliehen, die er an beiden Hochschulen durchgeführt hat.

Einige werden es sicherlich schon mitbekommen haben: in diesem Advent gibt es an jedem Adventssonntag ein kleines physikalisches Rätsel auf den Social-Media-Kanälen der Fakultät. Diese Rätsel richten sich vorrangig an Physik-Begeisterte um zu zeigen, wie faszinierend Physik sein kann, aber natürlich kann jeder gerne rätseln und knobeln. Das nächste Rätsel gibt es am kommenden 3. Advents zum Thema Elektrodynamik.

Viel Spaß beim Rätseln!

Am 11. November 2020 startete das Kolloquium "Energiesysteme im Vergleich". In dieser Reihe halten Experten aus Forschung und Wirtschaft spannende Vorträge rund ums Thema Energie. Am 8. Dezember gibt es beispielsweise einen Vortrag von Herrn Prof. Rehtanz (TU Dortmund) mit zum Thema "Elektrische Energienetze als Basis für eine nachhaltige Energieversorgung"

https://uni-due.zoom.us/j/91564627937?pwd=bDUwK3dOVUZRdVgwSXROelErYXV3UT09

Meeting-ID:91564627937
Kenncode: 591931

Viele Jugendliche engagieren sich für „Fridays For Future“ und gehen für den Klimaschutz auf die Straße. Um ihr Interesse an Naturwissenschaften und den passenden Studiengängen zu stärken, startet das zdi-Schülerlabor der Universität Duisburg-Essen (UDE) das Projekt „Energy For Future“.

Wer gegen den Klimawandel und für erneuerbare Energieversorgung kämpft, kommt um wissenschaftliche Fakten und Prognosen nicht herum. Um sie verstehen und interpretieren zu können, braucht es die Naturwissenschaften. Für Studiengänge wie Physik und Ingenieurwissenschaften, speziell NanoEngineering und Energy Science, wirbt das zdi-Schülerlabor. „Dieses Engagement kann man nutzen, um Jugendliche für MINT-Berufe zu begeistern, in denen sie dann selbst aktiv am Klimaschutz mitarbeiten können“, so Leiterin Dr. Kirsten Dunkhorst.

Entwickelt werden Kurse zum Thema „Intelligente Materialien für Energie und Umwelt“, in denen experimentelle Angebote wie MINT-Boxen zum Einsatz kommen, aber auch Partner aus regionalen kleinen und mittleren Wirtschaftsunternehmen eingebunden sind. Viel Wissen kommt aus dem UDE-Profilschwerpunkt Nanowissenschaften und dem Center for Nanointegration Duisburg-Essen (CENIDE). Mit der Unterstützung der Stadt konnten außerdem die Stadtwerke Duisburg als Partner gewonnen werden, was Stadtdirektor Martin Murrack freut: „Das Projekt zeigt einmal mehr, wie sich die enormen Potenziale der Universität Duisburg-Essen für beide Seiten gewinnbringend nutzen lassen“.

Damit die Angebote künftig jederzeit zur Verfügung stehen, hat das zdi-Schülerlabor vorgesorgt. „Wir bauen zusätzlich eine eLearning-Plattform auf, die Hintergrundinformationen, Erläuterungen zum Umgang mit den Boxen, didaktisch aufbereitetes Material und weiterführende Links enthält“, so Dunkhorst. Die digitale Erweiterung der MINT-Boxen kann z.B. für das Home Schooling oder den digitalen Unterricht eingesetzt werden.

Für das neue Projekt stellt das NRW-Wirtschaftsministerium im Rahmen der Landesinitiative zdi, Fördermittel in Höhe von knapp 48.000 Euro aus dem Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) zur Verfügung. Kofinanziert wird das Projekt aus Mitteln des Schülerlabors „Einsichten in die Nanowelt“.

Weitere Informationen:
Dr. Kirsten Dunkhorst, zdi-Schülerlabor, Tel. 0203/37 9-3409 oder 9-8030, kirsten.dunkhorst@uni-due.de

Redaktion: Cathrin Becker, Tel. 0203/37 9-1488, cathrin.becker@uni-due.de

Am 12. November konnte der Dekan einen neuen Professor in unserer Fakultät für Physik begrüßen: Prof. Dr. Samir Lounis. Nach dem „Jülicher Modell“ berufen ist Herr Lounis am Forschungszentrum Jülich angestellt, nimmt aber seine Aufgaben als Professor an der Universität Duisburg-Essen wahr. Seit 2015 hatte er eine Juniorprofessur an der RWTH-Aachen inne. Im Forschungszentrum Jülich leitet er eine Gruppe junger Wissenschaftler, die zum Thema "Functional Nanoscale Structure Probe and Simulation Laboratory" am Peter Grünberg Institut forschen.

Das Physikalische Kolloquium der Fakultät ist sehr erfolgreich ins Wintersemester gestartet. Mit Prof. Dr. Dieter Vollhardt startete ein sehr renommierter Physiker aus der Theoretischen Physik die Reihe von Vorträgen. 2010 ist Vollhardt die Max-Planck-Medaille, die höchste Auszeichnung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft für Leistungen in der Theoretischen Physik, verliehen worden.

Mehr als 75 TeilnehmerInnen konnten sich an einem hervorragenden Zoom-Vortrag zum Thema "The art of modeling correlated materials" erfreuen. Am nächsten Mittwoch, dem  25. November 2020, begrüßen wir Herrn Prof. Samir Lounis zu seiner Antrittsvorlesung mit dem Thema "Spin-orbitronics in the nanoworld " in unserem Kolloquium.

Die Forschungsgruppe von Prof. Dr. Michael Farle begrüßt Dr. Natalia Shkodich (Merzhanov-Institut für Strukturmakrokinetik und Materialwissenschaft, Russische Akademie der Wissenschaften) und Dr. Mikhail Cherkasskii (Staatliche Universität Sankt Petersburg), die kürzlich für einen dreimonatigen, mit DAAD-Stipendien finanzierten Forschungsaufenthalt ("Forschungsaufenthalte für Hochschullehrer und Wissenschaftler, 2020 und "Dmitrij Mendeleev"-Programme) zu uns gestoßen sind.

Dr. Natalia Shkodich ist Expertin für die Kombination von High-Energy Ball Milling (HEBM) und Spark Plasma Sintering (SPS) zur Herstellung nanostrukturierter und amorpher Werkstoffe aus nicht mischbaren Metallen (sog. Pseudolegierungen), metallischen Gläsern und hochentropischen Legierungen (HEAs). Ihr Ziel ist die Herstellung neuartiger nanostrukturierter magnetischer CoCrFeNiGa-Legierungen mit hoher Entropie (Mag HEA) Partikel und Volumen MagHEA-Materialien mit einer großen Magnetisierung, hoher Curie-Temperatur und abstimmbarer Koerzitivfeldstärke sowie ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften.

Die Interessen von Assoc. Prof. Dr. Mikhail Cherkasskii konzentrieren sich auf das Verständnis der Magnetisierungsmutation in Ferromagneten und deren Kopplung an Präzession und ferromagnetische Resonanz. Er arbeitet an der Entwicklung eines analytischen Ansatzes zur Beschreibung der Trägheitsspindynamik, der Nutationsresonanz und der kollektiven Anregungen in Ferromagneten.

Fortsetzung folgt – nach wenigen Tagen war die Radakteurin Frau Sürgit erneu bei uns, um einen WDR-Lokalzeit-Beitrag über den Semesterstart in der Fakultät für Physik zu drehen. Dieses Mal hat sie sich besonders für das Buddy-System interessiert. Florian Mazur, der zusammen mit Anne-Kristin Pusch das das Konzept erarbeitet und erfolgreich umgesetzt hat, stand ihr Rede und Antwort. Lisa Danzig gab Einblicke in die komplett veränderte Situation in der Fachschaftsarbeit. Jana Filatova, frischgebackene Erstsemesterstudentin im Fach Physik, hat sich getraut, aus ihrer Sicht zu berichten.

Juniorprofessorin Dr. Anna Grünebohm ist am  26. Oktober 2020 mit dem Innovationspreis des Landes Nordrhein-Westfalen in der Kategorie Nachwuchs ausgezeichnet worden. Der Preis ist mit 50.000 Euro dotiert. Sie promovierte in der Forschungsgruppe von Professor Dr. Entel und forschte danach als Postdoc weiter erfolgreich in der Forschungsgruppe von Prof. Dr. König - beide Mitglieder unserer Fakultät für Physik. 2019 gelang es ihr, eine Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe einzuwerben, die für sechs Jahre mit über 1,3 Mio. € gefördert wird. Zum Aufbau der Nachwuchsgruppe wechselte Grünebohm an die Ruhruniversität Bochum. Grünebohm erforscht u.a. Oxide mit Perovskitstruktur, die für effizientes Kühlen verwendet werden können.

Homepage von Juniorprofessorin Dr. Anna Grünebohm

YouTube-Film der Preisverleihung - ab 28:15 min geht es los...

Die WDR-Lokalzeit Duisburg war zu Gast in unserer Fakultät für Physik und berichtet über das kommende "Hybrid-Semester in Präsenz und online".

Er ist mehr als Schmutz: Staub beeinflusst Wetter, Wasserkreislauf und die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre. Dr. Eric J. R. Parteli untersucht an der UDE, wie er sich bewegt und seine Abtragung die Erdoberfläche verändert. Für sein Projekt wird er in das prestigereiche Heisenberg-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) aufgenommen. Zugleich freut sich UDE-Mathematiker Dr. Andreas Nickel über die Verlängerung seines Heisenberg-Stipendiums.

Eric Parteli kommt von der Universität Köln, wo er sich unter anderem mit dem Einfluss von Wüsten aufs Klima beschäftigte. An der UDE-Fakultät für Physik untersucht er in seinem Heisenberg-Projekt „Multiskalensimulation von Erdoberflächenprozessen“, wie sich Sand und Staub in der Umwelt und Atmosphäre verteilen und sie beeinflussen.

Physikalisch ist die Emission von Staub bisher wenig verstanden; heutige Klimamodelle vertrauen auf die Empirie. Klar ist: „Staub und Sand werden nicht hauptsächlich vom Wind weitergetragen, sondern durch den sprungweisen Transport der Partikel (Saltation)“, sagt Eric Parteli und erklärt: „Der Wind beschleunigt sie, ihre Bewegung verläuft auf nahezu ballistischen Flugbahnen. Wenn sie auf den Boden treffen, werden neue Partikel ausgestoßen.“

An der UDE wird er etwa Flugwege und Interaktion von fliegenden Teilchen berechnen. Um die Emissionsraten des Staubs zuverlässig vorherzusagen, sei das unerlässlich – und um die Reaktion zwischen Boden, Klima und Ökosystem quantitativ beschreiben zu können. „Mit meinem Ansatz kann ich die Physik granularer Materie an der UDE ausbauen und auch zu umweltphysikalischen Themen forschen“, freut er sich. Damit wird er wichtige Beiträge zum Thema Planetenentstehung leisten, die an der Fakultät für Physik auch experimentell erforscht wird.

Zugleich möchte der theoretische Physiker analysieren, wie sich das Erscheinungsbild der Erde wandelt, wenn Staub, Sand und Erde von ihrer Oberfläche abgetragen werden und Landschaften erodieren. Künftige Klimamodelle und Wettervorhersagen müssten das berücksichtigen.

Weniger geophysisch arbeitet am UDE-Seminar für algebraische Geometrie und Zahlentheorie Privatdozent Dr. Andreas Nickel. Als Heisenberg-Stipendiat beschäftigt sich der mathematische Grundlagenforscher seit Längerem mit Invarianten der Zahlentheorie. Seine Förderung wird um zwei Jahre verlängert.

Das Heisenberg-Programm zeichnet hochqualifizierte Forschende aller Fächer aus, die die Voraussetzungen zur Übernahme einer unbefristeten Professur bereits erfüllen, und soll ihnen unter anderem ermöglichen, weiterführende Themen fünf Jahre zu bearbeiten.

Weitere Informationen:
Dr. rer. nat. Eric J. R. Parteli, Theoretische Physik, Heisenberg-Gruppe, eric.parteli@uni-due.de

Redaktion: Alexandra Nießen, 0203/37 9-1487, alexandra.niessen@uni-due.de

Bericht in der Rheinischen Post

Forschungsgruppe Parteli

Bericht im ak[due]ll

Donnerstag, 22.10.2020, 10-12 Uhr

Zu Beginn des Masterstudiums soll ein Beratungsgespräch über die Fächerwahl und die Struktur der Forschungsphase absolviert werden (Prüfungsordnung § 1 Abs. 9).

Ihre Nanopartikel aus Gold und Magnetit haben sie speziell für die Diagnose und Therapie von Tumoren entwickelt: Physiker vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) und Moskauer Kollegen werden am 15. September für ihre erfolgreiche Zusammenarbeit ausgezeichnet.

„Theranostik“ ist ein Kofferwort aus „Therapie“ und „Diagnostik“ und von entscheidender Bedeutung in der Medizin: Im nun ausgezeichneten Projekt bezieht es sich auf die Einsatzmöglichkeiten der nur 25 Nanometer kleinen Partikel, die in betroffene Körperregionen von Erkrankten injiziert werden. Im Computertomographen oder im Magnetresonanzverfahren lässt sich Tumorgewebe so erkennen und im nächsten Schritt gezielt angreifen – mit denselben Partikeln. Dazu gibt es durch die Kombination aus Edelmetall und Mineral mehrere Möglichkeiten; beispielsweise lässt sich das Magnetit durch ein magnetisches Wechselfeld gezielt erwärmen. Dabei erhitzt es sich so stark, dass es den umliegenden Tumor zerstört. Gesundes Gewebe bleibt unverletzt und die bio-kompatiblen Partikel werden später vom Körper abgebaut.

„Im Gegensatz zu kommerziell bereits verfügbaren Teilchen sind unsere Partikel für genau diesen Nutzen optimiert“, so UDE-Physiker Priv.-Doz. Dr. Ulf Wiedwald. Nun wird die Kooperation zwischen ihm und seinem Kollegen Prof. Dr. Maxim Abakumov von der russischen National University of Science and Technology MISiS in der Kategorie „Spitzenforschung“ ausgezeichnet.

Start der Kooperation war die Gastprofessur Wiedwalds 2017/18 in Moskau. „Seitdem haben wir in der kurzen Zeit vier Publikationen in renommierten Zeitschriften gemeinsam veröffentlicht“, so der Physiker.

Die Auszeichnung wird innerhalb des „Deutsch-Russischen Jahres der Hochschulkooperation und Wissenschaft 2018-2020“ vergeben, das vom Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) und der National University of Science and Technology organisiert wird.

Bild: Elektronenmikroskopisches Bild von Magnetit-Gold-Nanopartikeln für die Theranostik. © Beilstein J. Nanotechnol. 2018, 9, 2684–2699

Weitere Informationen:
Priv.-Doz. Dr. Ulf Wiedwald, Experimentalphysik, Tel. 0203/37 9-2633, ulf.wiedwald@uni-due.de

Redaktion: Birte Vierjahn, Tel. 0203/37 9-8176, birte.vierjahn@uni-due.de

Der erste Tag an der Uni? Für viele rückt er näher, und noch gibt es so viel zu fragen. Da kommt ein Buddy wie gerufen – jemand, der schon ein paar Semester hinter sich hat und weiß, wie es läuft. In den Gesellschaftswissenschaften sind ab sofort acht Studierende für die Neulinge da, zunächst im Videochat und anderen Onlineformaten. Schon seit Juni läuft das Buddy System der Physik. Hier hat man ebenso die Anfänger im Blick, will aber zusätzlich noch Interessierte für ein Studium gewinnen, „und das“, sagt Dr. Florian Mazur, „gelingt uns auch“.

Es fällt leichter, Fragen zu stellen in einer lockeren Runde, unter nahezu Gleichaltrigen, deren Uni-Start noch nicht so lang her ist. 11 Physik-Buddys kann man in Videochats löchern, sei es zu den Fächern, zu ihren Erfahrungen im Studium oder zum Studentenleben. Die Chats finden mehrmals in der Woche zu festen Terminen statt, anmelden muss man sich nicht. „Neben einer ungezwungenen Beratung möchten wir damit auch erreichen, dass sich künftige Studierende untereinander kennenlernen“, erklärt Dr. Mazur das Konzept.

Zwei dieser Kumpel auf Zeit sind Charleen Lintz und Kevin Vomschee. Sie studiert Energy Science, er Physik; beide sind im fünften Semester. Was die Interessierten wissen wollen, ist sehr unterschiedlich, sagen sie. „Viele fragen, wann man zum ersten Mal ins Labor darf, andere sind unsicher, ob das Studium überhaupt zeitlich machbar ist“, erzählt Charleen. „Die Angst kann ich ihnen dann direkt nehmen!"

Auch wie es sich in Zeiten von Corona studiert, ist ein Thema, sagt sie: „Einige befürchten, ihre Kommiliton*innen kaum kennenzulernen, wenn vieles online läuft. Dem versuchen wir, schon vor dem Studienanfang gezielt entgegenzuwirken – etwa mit unseren Chats!"

Wie man Anschluss findet, darüber werde oft gesprochen, ergänzt Kevin Vomschee: „Ich kann da nur jeden ermutigen, einfach auf andere zuzugehen. Zusammen studiert es sich wesentlich leichter, und man kann Freundschaften fürs Leben finden.“

Frag Buddy! – Das gilt auch ab der Orientierungswoche. Jede Fakultät sorgt mit verschiedenen Maßnahmen dafür, dass sich die Erstsemester schnell einleben. Ausländische Studierende bekommen zudem über das Programm des Akademischen Auslandsamts Paten zur Seite gestellt, die auch mit Formularen und Behörden helfen. Dr. Florian Mazur betont: „Wir in der Physik stellen für alle eine intensive persönliche Betreuung im ersten Studienjahr sicher. Und auch später wird niemand mit seinen Fragen allein gelassen. Denn an der UDE zu studieren, soll bis zum Abschluss Spaß machen!“

Weitere Informationen:
Erstsemesterportal: https://www.uni-due.de/erstsemester
Buddy System Physik: https://www.uni-due.de/physik/buddy
Buddy-Programm Gesellschaftswissenschaften: https://www.uni-due.de/gesellschaftswissenschaften/studienstart/buddys
Buddy-Programm Akademisches Auslandsamt: https://tsc-due.org/buddy-programm

Redaktion: Ulrike Bohnsack, Tel. 0203/37 9-2429, ulrike.bohnsack@uni-due.de

Eine Exkursion unter besonderen Bedingungen fand am 11. August 2020 statt. An Stelle einer großen Gruppe, wie in den vergangenen Semestern, konnte die Exkursion aufgrund der Covid-19 Pandemie nur in Kleingruppen und mit Masken stattfinden. Bei Temperaturen jenseits der 30 Grad Celsius war dies eine große Herausforderung, die aber alle gut gemeistert haben.

Die Exkursion war ein Angebot an die Studierenden des Studiengangs Lehramt Physik, die im letzten Semester die Veranstaltung „Physik rund ums Fliegen“ gehört haben. Zuerst stand eine Führung am Verkehrslandeplatz Dinslaken Schwarze Heide auf dem Programm. Anschließend konnten die Studierenden bei einem halbstündigen Flug hautnah erleben, welche Kräfte beim Fliegen wirken, wie man ein Flugzeug steuert und wie allgemeiner Flugverkehr organisiert ist. Außerdem nahmen die Studierenden viele neue Eindrücke vom Ruhrgebiet aus der Luft mit nach Hause und waren erstaunt, wie grün das Ruhrgebiet von „oben“ ist. Pilot war Dr. Florian Mazur, der außerdem die Vorlesung gehalten hat und so aus erster Hand an das Gelehrte aus der Vorlesung anknüpfen konnte.

Ein weiteres besonderes Highlight waren die an diesem Tage am Verkehrslandeplatz stattfindenden professionellen Fotoaufnahmen eines Flugzeuges für den Kunstflug vom Extra Aircraft, bei denen das Flugzeug teilweise in Rückenlage nur wenige Meter über die Piste geflogen ist. Ein solches Flugmanöver kann man natürlich nicht mit einem herkömmlichen Flugzeug durchführen, sondern nur mit speziell hierfür entwickelten Maschinen.

Trotz der erfolgreichen Exklusion bleibt zu hoffe, dass sich die Situation hinsichtlich der Pandemie bald wieder entspannt und damit auch wieder größere Exkursionen mit weniger Auflagen möglich sind. Die diesjährige Exkursion wurde trotz Corona wieder sehr positiv angenommen. Sie zeigt, dass Praxis immer die Theorie ergänzen sollte, um physikalische Zusammenhänge verständlicher zu gestalten und so Physik „greifbar“ werden zu lassen.

Weiter Bilder der Exkursion sind auf der Facebookseite der Fakultät für Physik zu finden.

Wer die "Femtose-Kunde" für einen Bereich aus der Medizin hält, dem werden sich hier ganz neue Perspektiven eröffnen. Aber auch wem schon klar ist, dass es hier um sehr kurze Zeiträume geht, dem werden jede Menge interessante Infos präsentiert. Also nichts wie anklicken! Nach einer theoretischen Einführung in das Thema durch Prof. Dr. Uwe Bovensiepen, stellen drei weitere Forscher die Details der raffinierten Messapparatur vor.

Liebe Studieninteressierte,

Sie haben sicher schon bemerkt, dass die offizielle Einschreibephase bei uns an der Universität in der Zeit vom 29. August bis zum 1. November eine Pause einlegt. Jedoch gilt dies nicht für die Studiengänge Physik, Energy Science und Lehramt Physik. Sie können sich durchgängig (also auch im September und im Oktober) bei uns einschreiben – die Bearbeitung dauert nur ein paar Tage länger als sonst. Füllen Sie einfach das Formular aus und schicken Sie es an die Adresse auf dem Antrag (Physik/Energy Science Campus Duisburg, Lehramt Physik Campus Essen).

Wen frage ich wenn ich mal irgendwo nicht weiter weiß?

Natürlich beantworten unsere Buddys gerne alle aufkommenden Fragen oder leiten Sie an die richtigen Ansprechpartner weiter.

Sie können sich auch formlos bei

• Andreas Reichert (Physik)
• Anne-Kristin Pusch (Energy Science)
• Hendrik Härtig (Lehramt Physik)

melden. Wir beantworten sehr gerne ihre Fragen!

Wie registriere ich mich für die Teilnahme an den Vorkursen?

Für die Vorkurse können Sie sich hier ab sofort für einen Mailverteiler registrieren. Sie werden dann automatisch an die Möglichkeit zur Vorkursregistrierung erinnert. Die Anmeldung zu den Vorkursen erfolgt ab dem 01.09.2020 über ein Online-Formular auf der mintroduce-Website.

Was passiert wenn ich mich erst spät für das Studium einschreibe und welche Konsequenzen hat das für meinen Studienstart und die Orientierungswoche?

Zum Glück keine! Mit der Einschreibung bekommt man eine offizielle studentische Email-Adresse und darüber hinaus die Möglichkeit sich auf der Lernplattform Moodle für die einzelnen Kurse des Wintersemesters einzutragen. Über diese Portale bekommt man auch viele Informationen zu der Orientierungswoche und allerhand studentischen Aktivitäten. Wenden Sie sich in diesem Fall einfach an die Buddys oder die anderen angegebenen Personen und wir helfen Ihnen weiter!

Bei dieser Veranstaltung dreht sich alles ums Licht. Aber was ist Licht eigentlich? Ein Strahl? Eine Welle? Was sind Farben? Und was macht Licht so besonders? Es verbindet die Computer auf der ganzen Welt miteinander; es macht möglich, chemische Analysen durchzuführen; und es gibt uns Einblicke in den Aufbau der Atome. Durch Experimente und Erklärungen wollen wir diesen Fragen nachgehen. Und dabei die vielen Möglichkeiten kennenlernen, die Licht bietet.

Termin: Mittwoch, 5.8.2020, 14-15:30 Uhr

Vortragende: Prof. Dr. Axel Lorke und Dr. Nicolas Wöhrl

Zur Charakterisierung von 2D-Materialien hat die Forschungsgruppe von Frau Prof. Dr. Marika Schleberger ein Messgerät angeschafft, mit dem ortsaufgelöste Raman-Messungen in Korrelation mit Photolumineszenz- und Rastersondenmikroskopie durchgeführt werden können. Das Gerät wird demnächst nicht nur von Forscherinnen und Forschern der AG eingesetzt, sondern auch von Studierenden im Fortgeschrittenenpraktikum sowie im Rahmen von Kollaborationen.

Mit einer Auflösung von bis hinunter zu 500 nm können für jeden Punkt parallel die verschiedenen Spektren aufgenommen und farbcodiert dargestellt werden. „Für ein Messung mit 250 x 250  Punkten werden nur ca. 15 Minuten benötigt", freut sich Experimentalphysikerin Schleberger. „Das Gerät wird die Abläufe in der AG stark beschleunigen."

Die Studierenden aus den Studiengängen Physik, Energy Science und NanoEngineering können demnächst im Rahmen der Praktika schon früh den Umgang mit dem Großgerät kennenlernen und sich mit den sogenannten 2D-Materialien vertraut machen. Graphen ist der bekannteste Vertreter aus dieser Gruppe. Es ist für zahlreiche herausragende Effekte bekannt und verspricht ein breites Spektrum von Innovationen. Für die Entdeckung wurde 2010 der Physiknobelpreis vergeben.

Das Großgerät konnte angesichts der Anschaffungskosten von ca. 470 000 € leider nicht aus der Portokasse bezahlt werden: Den Hauptteil tragen die DFG und das Land NRW bzw. die Universität Duisburg-Essen, von Uni-Seite wurde die Beschaffung  zusätzlich vom Sonderforschungsbereich SFB 1242, von CENIDE und von der Fakultät für Physik unterstützt.

Bild:  Prof. Dr. Marika Schleberger beim Probenwechsel

Im Rahmen eines Webmeetings werden am Montag, dem 10. August 2020 um 10 Uhr und um 14 Uhr in drei aufeinanderfolgenden Kurzvorträgen das Physikstudium, das Studium Lehramt Physik und das Studium Energy Science vorgestellt. Anschließend können Fragen gestellt werden.

Bitte zum Zoom-Meeting um 10 Uhr anmelden.

Weitere Infos zum Physikstudium, Studium Lehramt Physik und das Studium Energy Science.

In der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Gerhard Wurm dreht sich alles um Planeten. Wie entstehen sie? Woraus entstehen sie? Mit Experimenten im Fallturm, beim Parabelflug, an Bord eines Ballons oder sogar einer Weltraumstation versuchen die Mitglieder der Gruppe sehr erfolgreich diese Fragen zu beantworten.

Supraleiter können Strom verlustfrei beliebig weit übertragen und spielen eine wichtige Rolle in Quantencomputern und der Medizin. Doch die Stars unter den elektrischen Leitern funktionieren meist nur bei extremer Kälte. Seit der Entdeckung der Hochtemperatur-Supraleitung 1986 in Kupraten mit ihren planar angeordneten Kupfer-Sauerstoff-Plaketten versucht die Wissenschaft, ähnliches Verhalten in anderen Materialklassen zu realisieren. Erst 2019 wurde Supraleitung in einem Nickeloxid-Film nachgewiesen, doch worauf sie dort beruht, ist noch unklar. Theoretische Physiker vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben daher die elektronischen Eigenschaften des Materials untersucht und eine mögliche Erklärung gefunden.

Da das Volumenmaterial des Neodym-Nickeloxids (NdNiO₂), welches dieselbe Atomstruktur und Anzahl Valenzelektronen wie viele Kuprate aufweist, alleine nicht supraleitend ist, konzentrierten sich Prof. Rossitza Pentcheva und Dr. Benjamin Geisler auf die Rolle der Filmgeometrie: Das untersuchte System besteht aus einer 1,5 Nanometer dünnen Schicht des Nickelats auf einer Strontiumtitanat-Unterlage (SrTiO₃).

2D-Elektronengas entdeckt

Die beiden CENIDE-Physiker simulierten die Eigenschaften dieses sogenannten Infinite-Layer-Films im Vergleich zu einem Perowskitfilm (NdNiO₃) mittels quantenmechanischer Rechnungen auf dem Supercomputer MagnitUDE. Obwohl beide Systeme eine Ladungsfehlanpassung an der Grenzfläche zum SrTiO₃ aufweisen, stellten Pentcheva und Geisler einen wesentlichen Unterschied fest: Nur beim Infinite-Layer-Film führt diese Ladungsfehlanpassung dazu, dass sich ein zweidimensionales Elektronengas an der Grenzfläche bildet. „Es ist bekannt, dass ein solches 2D-Elektronengas an anderen Grenzflächen zu Supraleitung geführt hat“, erklärt Pentcheva. Zudem stellen sich im Infinite-Layer-Film im Gegensatz zum Volumenmaterial Kuprat-ähnliche elektronische Eigenschaften ein. Dies deutet darauf hin, dass die Filmgeometrie eine wesentliche Rolle beim Auftreten der Supraleitung spielt.

Je mehr man über die Ursachen der Supraleitung weiß, desto besser stehen die Chancen, die begehrte Eigenschaft auch bei Raumtemperatur gezielt in maßgeschneiderten Materialsystemen hervorzurufen.

Bild: Seitenansicht der Infinite-Layer- (links) und der Perowskit-Struktur (rechts) auf SrTiO₃. Nur beim Infinite-Layer-Film entsteht ein zweidimensionales Elektronengas an der Grenzfläche (blau umrandet).

Originalveröffentlichung:
B. Geisler and R. Pentcheva: „Fundamental difference in the electronic reconstruction of infinite-layer versus perovskite neodymium nickelate films on SrTiO₃(001)“. Phys. Rev. B 102, 020502(R) (2020), Rapid Communication, Editors’ Suggestion https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.020502

Weitere Informationen:
Prof. Rossitza Pentcheva, Computational Materials Physics, Tel. 0203 37 9-2238, rossitza.pentcheva@uni-due.de

Redaktion: Birte Vierjahn, Tel. 0203 37 9-8176, birte.vierjahn@uni-due.de

Phänomene aus Natur und Technik erforschen – wer daran Spaß hat, ist in der Physik richtig. Die UDE informiert am 8. Juli online über die Studiengänge Physik und Energy Science. Bei einem Webmeeting um 10 Uhr sowie erneut um 14 Uhr werden in Kurzvorträgen das Bachelorstudium und das Lehramtsstudium vorgestellt. Im Anschluss werden Fragen beantwortet.

Ab dem 16. Juli startet außerdem das Buddy System der Fakultät für Physik. Studierende stehen zweimal wöchentlich Rede und Antwort – über einen offenen Videoraum. Sie helfen mit Informationen aus erster Hand, sich für das richtige Fach zu entscheiden. Und wenn im Herbst das Wintersemester startet, unterstützen die Buddys dann für ein Jahr die Erstsemester, gut im Studium zurechtzukommen.

Lust auf einen Laborbesuch? Das geht mit einem Klick: Ein Experimentalphysiker stellt im Video den Beschleuniger für hochgeladene Ionen vor. Hieran dürfen auch erfahrene Studierende arbeiten. Im Video erfährt man einiges über das Studium – und wie forschen eigentlich geht.

Redaktion: Ulrike Bohnsack, Tel. 0203/37 9-2429, ulrike.bohnsack@uni-due.de

Im Rahmen eines Webmeetings werden am Mittwoch, den 8. Juli 2020 um 10 Uhr und um 14 Uhr in drei aufeinanderfolgenden Kurzvorträgen das Physikstudium, das Studium Lehramt Physik und das Studium Energy Science vorgestellt. Im Anschluss daran haben Interessierte die Möglichkeit, Fragen an die FachberaterInnen zu stellen.

Wer jetzt schon Mal in ein Physiklabor sehen will, kann das hier tun: Im Video wird der Beschleuniger für hochgeladene Ionen der Forschungsgruppe von Frau Prof. Dr. Marika Schleberger vorgestellt. Nebenbei erfahren Sie noch einiges über das Leben während des Physikstudiums und wie Forschen eigentlich geht.

Fast 50 tolle Videos sind von fantasievollen Schülerinnen und Schülern hochgeladen worden.

freestyle-physics einfach ausfallen lassen? Keine Option! Stattdessen schnell eine neue Aufgabe, die sich auch im Lockdown realisieren lässt. „Ihr sollt ein Katapult konstruieren, bauen und mit einem kurzen Video vorführen, das einen Tischtennisball oder die leere Kapsel aus dem Ü-Ei möglichst weit wirft.“

Wie immer hat es viel Spaß gemacht, die Konstruktionen zu begutachten. Dann die schwere Entscheidung – wer ist auf Platz eins? Alle Videos zeigen Katapulte, die mit viel Liebe und Begeisterung gebaut wurden. Die Nachwuchs Kameraleute, RegisseurInnen, WissenschaftsredakteurInnen, CutterInnen und ModeratorInnen haben wahre Meisterwerke mit Rahmenhandlungen und Outtakes geschaffen.

Die Siegerehrung dann am 19. Juni 2020 um 18 Uhr - nicht im Zelt, sondern im Stil einer Webkonferenz - veröffentlicht im brandneuen freestyle-physics-YouTubeKanal! Natürlich sind dort nicht nur die Namen zu sehen, sondern auch Ausschnitte aus den Videos. Viel Spaß beim Ansehen!

Auch in diesem Jahr veranstaltet das Akademische Beratungs-Zentrum (ABZ) wieder die Stipendienmesse „Stip Stip Hurra!“, bei der Sie sich über den Erhalt eines Stipendiums informieren können. Die Veranstaltung findet dieses Jahr im Zeitraum vom 19.06. bis 30.06.2020 als virtuelle Stipendienmesse statt, bei der sich die einzelnen Begabtenförderungswerke in Form von Live-Interviews, Videos und Textbeiträgen vorstellen.

Das ABZ hat dafür einen Moodle-Kursraum eingerichtet, der die Veranstaltung begleitet. Hier gelangen Sie auch in die einzelnen Konferenzräume von BigBlueButton, in dem die Live-Interviews mit Stipendiat*innen stattfinden werden. Den Moodle-Kursraum erreichen Sie unter folgendem Link: https://moodle.uni-due.de/course/view.php?id=21487.

Die Stipendienmesse können Sie auf verschiedenen Plattformen verfolgen. Dort können Sie auch Ihre Fragen rund ums Thema Stipendien stellen. Informationen zu den Plattformen erhalten Sie hier: https://www.uni-due.de/offene-hochschule/skr_stipstiphurra.php

Ihre Fragen werden in der Stipendienwoche auf den o.g. Plattformen beantwortet. Wenn Sie sich über Stipendien informieren möchten, besuchen Sie auch gerne die Webseite https://www.stipendienkultur.de/.

Das ABZ freut sich, Sie bei der virtuellen Stipendienmesse begrüßen zu dürfen!

Rasend schnelle Materialveränderungen und Messtechniken im Bereich von Femtosekunden: Das sind die Kernaspekte des Sonderforschungsbereichs 1242 der Fakultät für Physik an der Universität Duisburg-Essen (UDE). Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert ihn für weitere vier Jahre mit 12 Mio €.

Der Sonderforschungsbereich 1242 „Nichtgleichgewichtsdynamik kondensierter Materie in der Zeitdomäne“ aus der Fakultät für Physik befasst sich mit Festkörpern und deren Grenzflächen, die durch einen äußeren Reiz extrem schnell in einen angeregten Zustand versetzt werden. Die Entwicklung dieser Anregung mit der Zeit beobachten die Wissenschaftler mit Messmethoden, die es erlauben, den Zustand einer Probe in einzelnen, winzigsten Zeitschritten zu verfolgen. In Summe aller Schritte entsteht wie in einem Daumenkino ein Gesamtbild des Vorgangs.

Können so außergewöhnliche Materialeigenschaften entstehen?

Daraus können sich neue Impulse und Konzepte für die Wissenschaft und für neue Anwendungen ergeben. In der ersten Förderperiode ging es darum, Methoden zu entwickeln, mit denen sich der Weg von der Anregung zurück ins Gleichgewicht verfolgen und verstehen lässt. „Jetzt ist es unser Ziel, die dahintersteckenden Mechanismen gezielt zu beeinflussen“, erklärt Sprecher Professor Uwe Bovensiepen. „Zum Beispiel fragen wir uns, ob außergewöhnliche Materialeigenschaften entstehen, die ausschließlich nach einer kurzzeitigen Anregung auftreten. Oder ob es Materialmodifikationen gibt, welche die Anregung über längere Zeit lebendig halten

Als zentrale Methode des SFB, der eng mit dem Center for Nanointegration Duisburg-Essen (CENIDE) kooperiert, wird das Pump-probe-Verfahren eingesetzt: Dabei wird mit einem ersten ultrakurzen Laserpuls das System angeregt. In variablem Abstand von wenigen Attosekunden bis Pikosekunden folgt anschließend ein zweiter, auslesender Laserpuls. Vergrößert man den zeitlichen Abstand zwischen anregendem (pump) und detektierendem Laserpuls (probe) bei jedem Ansatz, so ergibt sich aus der Summe der Daten der zeitlich hochaufgelöste Ablauf des Prozesses.

Die Zusammenarbeit mit dem Interdisciplinary Center for Analytics on the Nanoscale (ICAN) ist dabei entscheidend, da die dort verfügbaren Instrumente und das spezialisierte Personal die anspruchsvolle Präparation und Charakterisierung der Proben ermöglichen.

Bild: Wirbelbildung von Licht: Das Muster repräsentiert das elektrische Feld, das für wenige Femtosekunden im Zentrum einer Spirale auf einer Goldoberfläche gebildet wird, wenn diese mit zirkular-polarisiertem Licht beleuchtet wird. © SFB 1242, Dreher/Janoschka

Weitere Informationen:
Prof. Uwe Bovensiepen, Fakultät für Physik, Tel. 0203 37 9-4566, uwe.bovensiepen@uni-due.de

Redaktion: Birte Vierjahn, Tel. 0203 37 9-8176, birte.vierjahn@uni-due.de

Physik oder Energy Science oder Lehramt Physik, oder soll ich etwas ganz Anderes studieren? Bist Du noch unentschieden? Dann kannst Du Dich am 18. Juni 2020, 14 bis 18 Uhr auf der Online Berufsmesse parentum.online von uns beraten lassen.

Schon mal in einem Physiklabor gewesen? Noch nicht? Dann wird es Zeit. Im Video wird der Beschleuniger für hochgeladene Ionen der Forschungsgruppe von Frau Prof. Dr. Marika Schleberger vorgestellt. Nebenbei erfahrt ihr noch einiges über das Leben während des Physikstudiums und wie Forschen eigentlich geht.

Was für schräge Post! Da steckt ein Sammelsurium aus Magneten, Blechstücken, Holzstab, Stahlfeder, Nagel und Millimeterpapier in einem Kuvert, in einem anderen eine halbe Brille mit Butterbrotpapier. Hat da jemand seine Schubladen geleert? Ein Blick auf den Absender ..., es ist die Physik der UDE. 200 solcher Umschläge hat sie an ihre Studierenden verschickt – für Heimexperimente. In manchen war sogar etwas „Richtiges“: ein Optik-Kit.

In den Naturwissenschaften sind Versuche unverzichtbar. Nun aber sind die Labore für den Lehrbetrieb geschlossen, weshalb sich die Physik behilft – mit interaktiven Bildschirmexperimenten und eben dem Lab@Home: das Zuhause als Forscherwerkstatt.

„Die Studierenden im Grundschulfach Sachunterricht testen mit dem Kuvertinhalt beispielsweise die Eigenschaften von Magneten und das Dehnungsverhalten einer Feder. Oder sie nehmen einen Karton Tetra Pak und eine Taschenlampe, um Lichtleitern nachzuspüren“, beschreibt Professorin Heike Theyßen einige Aufgaben. Angehende Physiklehrer hingegen müssen aus dem Stück Brille und dem Stullenpapier eine Lochkamera bauen. „Sie lernen, wie sich mit einfachen Ideen spannende Physik vermitteln lässt, ohne dass es gleich im Frontalunterricht endet.“

Alle Versuche müssen mit Videos und Fotos dokumentiert und an die Dozierenden geschickt werden. Unterstützt werden die Studierenden über die Lehrplattform Moodle, auf der verschiedene Foren eingerichtet wurden für Chats und Videomeetings.

Das Optik-Kit (Linsen, Polarisatoren und ein Gitter für spektroskopische Untersuchungen) ist ein Fall für Studierende der Chemie und der Medizinischen Biologie. Sie haben Hausaufgaben zur geometrischen Optik und Wellenoptik, müssen eigenständig Messungen durchführen und wissenschaftliche Aussagen treffen.

„Viele optische Phänomene kann man mit simplen Mitteln daheim beobachten. Es ist natürlich etwas knifflig und braucht Zeit “, sagt Dr. Oliver Schöps. „Die Studierenden haben wirklich gute Einfälle; manchmal überraschen sie uns sogar mit Varianten, an die wir gar nicht gedacht hatten.“

Beliebt unter den angehenden Grundschullehrer*innen ist übrigens ein Experiment zum Rückstoßprinzip: Ein Luftballon muss an einer Schnur durch den Garten katapultiert werden:

Im Bild links:
Dozent Dr. Andreas Reichert beim Eintüten der Hausaufgaben.

​Weitere Informationen:
Prof. Dr. Heike Theyßen, Didaktik der Physik, heike.theyssen@uni-due.de
Dr. Oliver Schöps, Experimentalphysik, oliver.schoeps@uni-due.de

Redaktion: Ulrike Bohnsack, Tel. 0203/37 9-2429, ulrike.bohnsack@uni-due.de

Die Dauer ihrer Momentaufnahme verhält sich zu einer Sekunde wie eine Sekunde zum Alter des Universums: Zusammen mit dem australischen Wissenschaftler Tim Davis und der Arbeitsgruppe von Harald Gießen in Stuttgart haben Physiker aus unserer Fakultät mit der ultraschnellen Vektormikroskopie eine Möglichkeit entwickelt, elektrische Felder an Oberflächen zeitlich und räumlich hochaufgelöst zu bestimmen. Diese Methode wurde genutzt, um erstmals die Dynamik von optischen Skyrmionen in der Zeit nachzuverfolgen. Das renommierte Fachmagazin „Science“ veröffentlicht in seiner aktuellen Ausgabe diesen Durchbruch in der Nanooptik.

Bild: Grafische Darstellung eines optischen Skyrmions, zu einem Zeitpunkt bei dem das elektrische Feld im Zentrum aus der Oberfläche herauszeigt. Die Breite des Bildes entspricht etwa einer Plasmonen-Wellenlänge von 780 Nanometern.

T.J. Davis, David Janoschka, Pascal Dreher, Bettina Frank, Frank-J. Meyer zu Heringdorf, and Harald Gießen: Ultrafast vector imaging of plasmonic skyrmion dynamics with deep subwavelength resolution, Science (2020)

Mit dem Podcast „Nah und direkt“ der Funke Mediengruppe zum Thema Corona in NRW wurde kurz vor dem Semesterstart das Thema „So läuft „Home-Uni“ im digitalen Semester“ behandelt. Dr. Anne-Kristin Pusch - Studiengangskoordinatorin in unserer Fakultät – gibt in der zweiten Hälfte des Podcasts Auskunft über den aktuellen Stand unserer Online- und E-Learning Aktivitäten.

Oxide sind Keramiken, die unter mechanischer Verspannung spröde brechen, ganz im Gegensatz zu den gut verformbaren Metallen. Nun ist es einem internationalen Wissenschaftler-Team, zu dem auch Theoretische Physiker der UDE gehörten, gelungen, Membranen aus Oxiden zu erzeugen, die extreme Verspannungen von bis zu 8 Prozent verkraften können.

Werden die Abstände zwischen den Atomen gedehnt, dann können die Elektronen lokalisieren und es entstehen neuartige Eigenschaften, wie z.B. im konkreten Fall ein Übergang von einem leitenden zu einem isolierenden Zustand. Dieser in „Science“ veröffentlichte Durchbruch kann künftig dazu dienen, die Funktionalität von Materialien gezielt zu designen – zum Beispiel für Sensoren oder Detektoren.

Gemeinsam mit Kollegen der Northwestern University (USA) haben Manish Verma und Professor Rossitza Pentcheva die Ursachen und zugrundeliegenden Mechanismen für das Verhalten des Materials Lanthan-Calcium-Manganoxid (La_1-xCa_xMnO₃, LCMO) unter extremer Zugspannung mittels Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen untersucht. Dabei konnten die Physiker zeigen, dass LCMO im Normalzustand metallische und ferromagnetische Eigenschaften aufweist, unter Zugspannung von 5 Prozent jedoch in einen Isolator mit antiferromagnetischer Ordnung übergeht. Dieser ist charakterisiert durch eine Streifen-Ladungsordnung von Mn³⁺ und Mn⁴⁺-Ionen.

Die statistische Verteilung der Lanthan- und Calcium-Ionen erforderte große Simulationszellen und wurde auf dem Hochleistungsrechner „MagnitUDE“ der UDE simuliert.

Bild: Ladungsgeordnete Phase des Lanthan-Calcium-Manganoxids.

Originalveröffentlichung: Seung Sae Hong et al., Science, 5 April 2020

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Rossitza Pentcheva, Computational Materials Physics, Tel. 0203 37 9-2238, rossitza.pentcheva@uni-due.de

Redaktion: Birte Vierjahn, Tel. 0203 37 9-8176, birte.vierjahn@uni-due.de

Am Montag, dem 20. April wird’s spannend – das Semester beginnt unter völlig neuen Bedingungen. Die letzten Vorbereitungen für die Online- und E-Learning-Formate laufen auf Hochtouren. Überall werden verschiedene Video-Konferenzprogramme auf Herz und Nieren getestet. Videos aufgenommen, PowerPoint-Präsentationen vertont, Experimente gefilmt, geschnitten und vertont. Es werden sogar Care-Pakete mit allerlei Dingen für Experimente für die Studierenden geschnürt.

Die extra eingerichtete Homepage für Informationen der Fakultät für Physik zu COVID-19 zeigt auf beeindruckende Weise, vor welcher Herausforderung einerseits die Professorinnen, Professoren und weiteren Lehrenden, andererseits aber auch die Studierenden stehen.  Die Stimmung ist gut – alle sind gespannt, wie wir das Potential, das die digitale Lehre bietet, nutzen können um die gewohnten Vorlesungen wenigstens teilweise zu ersetzen.

Schade, dieses Jahr wird es leider nichts mit selbsterfundenen Solaröfen, Papierbrücken und von allein rollenden Fußbällen. Der große Wettbewerb freestyle-physics, der jährlich 2.000 Jungen und Mädchen an die UDE bringt, ist abgesagt. Moment! Ganz so ist es nicht: Zu einer Aufgabe darf getüftelt werden. Daheim natürlich, und mit Dingen, die bestimmt vorhanden sind. Worum es geht? Baue ein Papp-Katapult!

„Viele Kinder und Jugendliche wissen gerade nicht, was sie den ganzen Tag machen sollen. Wir haben uns daher eine knifflige Aufgabe für die Wohnung ausgedacht, für die man nicht groß etwas besorgen muss.“, sagt Andreas Reichert.

Nur Papier, Pappe oder Wellpappe, Papierkleber und Klebeband dürfen für die Konstruktion verwendet werden. Als Antrieb sind weder Federn, Explosionen und ähnliches erlaubt; das Antriebsgewicht darf lediglich 500 Gramm betragen – „so viel wie beispielsweise eine Tüte Mehl oder eine Plastikflasche mit einem halben Liter Wasser“, so Reichert. Die fertige Wurfmaschine soll dann einen Tischtennisball oder die leere gelbe Kapsel eines Ü-Eis möglichst weit schleudern.

Bau und Konstruktion des Katapultes sowie ein Schuss sollen gefilmt werden. Das Video muss bis zum 15. Juni auf den Seiten von freestyle-physics hochgeladen sein. Die Jury bewertet Umsetzung, Originalität, Schussweite und Präsentation.

Reichert betont: „Solange das Kontaktverbot gilt, haltet Euch bitte daran. Wenn Ihr Euch also mit Euren Freunden austauscht, dann per Telefon oder Skype.“

Hinweise zum Hochladen des Videos gibt es unter info@freestyle-physics.de.

Redaktion: Ulrike Bohnsack, Tel. 0203/37 9-2429, ulrike.bohnsack@uni-due.de

Das Ministerium für Schule und Bildung des Landes Nordrhein-Westfalen hat den Schulen in NRW die Durchführung von Schulfahrten sowie die Teilnahme an Schulveranstaltungen an außerschulischen Lernorten untersagt.

Das bedeutet, dass freestyle-physics 2020 in der geplanten Form nicht stattfinden kann. Wir sagen daher den Wettbewerb 2020 ab. Die Aufgaben werden ins kommende Jahr übernommen. Die Arbeit, die viele von euch schon in den Wettbewerb hineingesteckt haben, war daher hoffentlich nicht umsonst.

Das Team denkt gerade intensiv über eine virtuelle Form des Wettbewerbes nach, die natürlich konform mit den geltenden Abstandsregeln sein muss.

Interdisziplinäres Forscherteam entwickelt virtuellen Assistenten für Windparks

Anfang Dezember startete das Forschungsprojekt WiSA big data („Wind farm virtual Site Assistant for O&M decision support – advanced methods for big data analysis“), das über einen Zeitraum von drei Jahren mit insgesamt 2,6 Millionen Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wird. Im Rahmen von WiSA big data analysieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zusammen mit Partnern aus der Industrie große Mengen an zeitlich hochaufgelösten Betriebsdaten von Windenergieanlagen. Neue und erweiterte Analyseverfahren sollen helfen, Fehler im Betrieb der Windenergieanlagen frühzeitig zu erkennen und die Instandhaltung der Anlagen zu optimieren.

Das Projektkonsortium will in WiSA big data die Brücke von fundierter Methodenforschung hin zur Erprobung im industriellen Einsatz schlagen. Die Arbeitsgruppe Guhr der Fakultät für Physik der Universität Duisburg-Essen wird versuchen, quasi-stationäre Zustände von Windenergieanlagen und ganzen Windparks in der sich dynamisch ändernden Korrelationsstruktur der Daten zu finden.

Beteiligt sind an WiSA big data die Universität Oldenburg mit drei Gruppen, die Universität Duisburg-Essen mit der AG Guhr, das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES, das Institut für Informatik OFFIS e.V., die Ramboll Deutschland GmbH, die Ocean Breeze Energy GmbH & Co. KG und die Deutsche Windtechnik X-Service GmbH.

Unterstützt wird das Projektkonsortium unter anderem durch die assoziierten Partner Vattenfall Europe Windkraft GmbH und die ADDITIVE Soft- und Hardware für Technik und Wissenschaft GmbH.

Unsere Welt existiert in 3D. Aber nicht alles beugt sich diesem Maßstab. Der neue Professor für Experimentalphysik Dr. Martin Mittendorff untersucht etwa, was in ultradünnen 2D-Materialien steckt. Methodisch nutzt er dazu die Terahertz-Spektroskopie an der UDE.

Terahertz-Strahlung (THz) ist eine elektromagnetische Welle zwischen Mikrowellen und Infrarotstrahlung. Mit der THz-Spektroskopie beobachtet Professor Mittendorff zeitaufgelöst materielle Proben. „Die kurzen THz-Pulse erlauben uns, mit hoher zeitlicher Auflösung zu untersuchen, wie schnell Elektronen ihre Energie an die Umgebung abgeben“, sagt der 40-Jährige. Je nach Material liegt das im Pikosekunden-Bereich (0,000000000001s), für menschliches Zeitempfinden nicht wahrnehmbar. Wichtig sind diese Kenntnisse u.a. für schnelle Detektoren der Infrarotstrahlung, die etwa für optische Informationsübertragung, z.B. über Glasfaser nötig sind.

Bei den 2D-Materialien legt Mittendorff den Fokus auf atomar dünne Schichten wie den Kohlenstoff Graphen. Es gilt als elektronisches Wundermittel des 21. Jahrhunderts, ist sehr leitfähig und extrem reißfest. Genutzt wird Graphen etwa als dünne Schicht in Touchscreens, bei der Wärmedämmung oder um Kunststoffe fester zu machen. Professor Mittendorff regt es im Experiment mit einem sogenannten Ultrakurzpulslaser an, der Laserlicht in extrem kurzer Zeit aussendet.

Erste technisch-physikalische Luft schnupperte Martin Mittendorff 2001 bei der Bundeswehr, wo er zum Kalibrierer ausgebildet wurde und bis 2006 physikalische Messgeräte prüfte. Von 2006 bis 2010 studierte er Optotechnik und Bildverarbeitung an der Hochschule Darmstadt. Danach wechselte er ans Helmholtz-Zentrum Dresden (2010-2014), wo er 2014 sehr gut promoviert wurde. Anschließend forschte er u.a. bis 2017 an der US-amerikanischen University of Maryland.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. rer. nat. Martin Mittendorff, Experimentelle Physik, Tel. 0203/37-92273, martin.mittendorff@uni-due.de

Redaktion: Alexandra Nießen, Tel. 0203/37-91487, alexandra.niessen@uni-due.de

Ein Fußball, der von alleine rollt – das wär´s doch für die Europameisterschaft! Was ein Traum für jede Elf bleibt, wird für Schülerinnen und Schüler ein technisch kniffeliger Spaß. Diese und weitere Aufgaben warten auf sie bei den freestyle physics der UDE. Anmeldungen sind bis zum 1. Juni möglich.

Bis zum Sommer haben die Teams der Klassen 5 bis 13 Zeit, sich mit Köpfchen und Eifer kreative Lösungen für diese spannenden Aufgaben auszudenken:  

• Selbstlaufender Fußball: Eine selbstgebaute Konstruktion sorgt dafür, dass sich der Ball selbstständig in eine vorbestimmte Richtung bewegt.
• Luftkissenfahrzeug: Es bewegt sich entlang einer Messstrecke von einem Meter und hält dabei eine Fahrzeit von 10 Sekunden möglichst genau ein.
• Klapppapierbrücke: Eine klapp-, ausfahr- oder zerlegbare Brücke mit minimalem Eigengewicht soll einen Abstand von 80 cm überbrücken und dabei ein Gewicht von 400 g tragen, das in der Mitte der Brücke aufgelegt wird.
• Solarofen: Eine vorgegebene Menge Wasser wird mit Wärmestrahlung möglichst effektiv aufgeheizt. Als „Standardsonne" dient dabei ein Infrarotstrahler mit 100 Watt Leistung.
• Wasserrakete: Wasser und 5 bar Druck müssen ausreichen, eine zur Rakete umgebaute PET-Flasche möglichst rasant nach oben zu starten und lange in der Luft zu halten.

Was sich die rund 2.000 Jungen und Mädchen einfallen lassen, bewertet eine Jury vom 15. bis zum 19. Juni am Campus Duisburg. Besonders kreative oder originelle Lösungen der Jung-Physiker erhalten Sonderpreise.

Weitere Informationen:
Dr. Andreas Reichert, Physik, Tel. 0203/37 9-2032, andreas.reichert@uni-due.de

Redaktion: Cathrin Becker, Tel. 0203/37 9-1488, cathrin.becker@uni-due.de

In den Sommerferien lernen? Kann auch spannend sein! Vom 3. bis 7. August bietet die UDE wieder Experimente, Vorlesungen, Übungen und Exkursionen für Jugendliche ab 15 Jahren an. Für die SommerUni (SUNI) in Natur- und Ingenieurwissenschaften kann man sich ab sofort online anmelden.

Wie viele Unendlichkeiten gibt es eigentlich? Kann man Bauteile drucken, und wie wird ein Roboter programmiert? Wer Spaß am Entdecken der Antworten hat, ist genau richtig bei der SUNI. Es gibt 120 Plätze, gerecht aufgeteilt für Mädchen und Jungen. Um sie gezielt anzusprechen und für ein MINT-Studium zu begeistern, sind die meisten Veranstaltungen nach Geschlechtern getrennt.

In der Projektwoche gewinnen die Jugendlichen einen realistischen Einblick in die verschiedenen Fachgebiete und erleben den Unialltag hautnah. Dazu bekommen sie grundlegende Informationen, welche die Studien- ebenso wie die Berufswahl erleichtern: Studentische Tutoren begleiten sie mit Insider-Wissen, die Studienberatung informiert über Zulassungsbedingungen sowie die Finanzierung des Studiums, gestandene Ingenieure und Naturwissenschaftler aus Wirtschaft und Industrie lassen sich von den künftigen Fachkräften über die Schulter gucken.

Die SUNI kostet 35 Euro, inklusive täglichem Essen in der Mensa. Wer eine weite Anfahrt hat, kann beispielsweise in der Jugendherberge übernachten.

Kontakt:
Akademisches Beratungs-Zentrum Studium und Beruf ABZ: Silke Gramsch & Markus Krämer,
sommeruni@uni-due.de

Kein Volumen, nicht einmal Fläche: Ein eindimensionales Material ist wie ein Draht und hat Eigenschaften, die ganz anders sind als bei seiner 3D-Variante. Physiker der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben nun ein System entdeckt, das bei wärmeren Temperaturen selbstorganisiert Drähte ausbildet, die aus nur einer Reihe einzelner Atome bestehen.

„Niedrigdimensionale Systeme sind en vogue“, meint Professor Michael Horn-von Hoegen, Experimentalphysiker im UDE-Sonderforschungsbereich 1242 „Nichtgleichgewichtsdynamik kondensierter Materie in der Zeitdomäne“. Denn ein System von drei Dimensionen auf nur eine zu beschränken, schafft die Möglichkeit, neue Eigenschaften im Material zu entdecken.

Und so nutzten die Wissenschaftler gestufte Flächen, um Atomdrähte selbstorganisiert entstehen zu lassen: Dazu sägten sie einen Siliziumkristall im Winkel von 12°. Dabei ergeben sich nach sorgsamer Politur gleichmäßige Stufen, genau ein Atom hoch – wie beim Versuch, eine Schräge nur mit gleich großen Legosteinen zu bauen. Die Stufenkanten bilden Siliziumatome, dahinter werden zwei Reihen Goldatome aufgedampft.

Atome verschieben sich

Jedes dritte Siliziumatom in dieser Kantenreihe ist es nun, das die Forscher interessiert, denn es hat besondere Eigenschaften: Bei sehr niedrigen Temperaturen sind diese Atome – über die Stufen hinweg gesehen – in einem regelmäßigen Gitter angeordnet, d.h. in einer flächigen, also zweidimensionalen Kristallstruktur. Und nun kommt die Wärme hinzu, wobei das in der Physik ein dehnbarer Begriff ist: Von zuvor -223°C wird das System nun auf rund -123°C erwärmt. Diese Wärmeenergie sorgt dafür, dass die regelmäßigen Abstände zwischen den besonderen Siliziumatomen aufgebrochen werden und diese nun mal zwei, mal vier Atome voneinander entfernt liegen.

Auf diese Weise bilden sich voneinander unabhängige Atomketten, die entlang der Stufenkanten über die Treppe laufen. Dass die Physiker dieses Phänomen heute im Detail erklären können, daran hat Theoretiker Prof. Björn Sothmann großen Anteil: Seine Berechnungen erklärten, was das reine Experiment nicht erkennen ließ.

„Hier entsteht etwas Neues quasi aus dem Nichts heraus“, fasst Horn-von Hoegen zusammen. Und das Ergebnis widerspricht zudem vorherigen Erwartungen: „2D-Ordnung bei tiefen Temperaturen, eindimensionale Strukturen, wenn es wärmer wird; sowas kennt man von keinem anderen Material. Jetzt wollen wir herausfinden, ob dies auch für andere Systeme gilt – möglicherweise sogar bei Zimmertemperatur.“

Das Fachmagazin Physical Review Letters berichtet darüber in seiner aktuellen Ausgabe.

Bild:
Nach sorgsamer Politur ergeben sich gleichmäßige Stufen, genau ein Atom hoch – wie beim Versuch, eine Schräge nur mit gleich großen Legosteinen zu bauen.

Originalveröffentlichung:
B. Hafke, C. Brand, T. Witte, B. Sothmann, M. Horn-von Hoegen, S. C. Erwin:
“Thermally Induced Crossover from 2D to 1D Behavior in an Array of Atomic Wires: Silicon Dangling-Bond Solitons in Si(553)-Au”
Phys. Rev. Lett. 124, 016102 (2020)
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.016102

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Michael Horn-von Hoegen, Fakultät für Physik, Tel. 0203 37 9-1438, horn-von-hoegen@uni-due.de

Redaktion: Birte Vierjahn, Tel. 0203 37 9-8176, birte.vierjahn@uni-due.de

Am 25. Januar wurde Frau Prof. Dr. Marika Schleberger aus der Fakultät für Physik mit dem Best Teacher Award des Studiengangs Nanoengineering ausgezeichnet. Die Urkunde und eine Glasplastik wurden im Rahmen der Absolventenfeier der Fakultät für Ingenieurwesen überreicht. Frau Schleberger hat im Studiengang Nanoengineering wiederholt die Vorlesung Eigenschaften und Anwendungen von Nanomaterialien II für die zukünftigen Nano-Ingenieurinnen und – Ingenieure gelesen.

Studierende dieses Studiengangs leisten in der Arbeitsgruppe von Frau Schleberger einen wichtigen Beitrag zur Forschung im Rahmen von Projekt-, Bachelor- Masterarbeiten. Einige Absolventen des Studiengangs promovieren inzwischen auch in Physik.

Abschluss in Physik/Energy Science – und dann?

Wenn Ihr Euch auch diese Frage stellt, dann seid Ihr herzlich willkommen zum Berufsbildtag!

In dieser vom Mentoring-Programm der Universität Duisburg-Essen organisierten Veranstaltung werden vier ehemalige Physikstudenten unserer Fakultät im Rahmen von Vorträgen ihre Arbeitsgebiete präsentieren und sich danach bei Speis und Trank Euren Fragen stellen!

Wann?
15. Januar 2020
Einlass: 17:30 Uhr
Beginn der Vorträge: 18:00 Uhr
Ab 21:30 Uhr offene Diskussion

Wo?
Mercatorsaal
Gerhard-Mercator-Haus, Gebäude LR 007 (Lotharstraße 57)

Ansprechpartner:
Dr. Boris Weidtmann

Prof. Dr. Heiko Wende ist nun Vertrauensdozent der Studienstiftung des deutschen Volkes. Im Oktober wurde er offiziell durch den Vorstand der Stiftung bestellt. Auch der zweite Vertrauensdozent am Campus Duisburg kommt aus dem CENIDE-Netzwerk.

Jeder Vertrauensdozent betreut eine interdisziplinäre Stipendiatengruppe aus bis zu 15 Teilnehmern, die von der Studienstiftung des deutschen Volkes gefördert werden. Wende berät die Stipendiaten bei allgemeinen Fragen zum Studium. Er kümmert sich dabei derzeit um zehn Studierende aus ganz unterschiedlichen Bereichen: von Politik und Wirtschaft bis zu Medizintechnik und Soziologie.

Einmal im Semester trifft sich Wende, selbst Alumnus des Förderprogramms, mit seiner Gruppe zu einer gemeinsam geplanten Unternehmung. Dabei steht für ihn die interdisziplinäre Komponente des Stipendiums im Vordergrund. Er möchte die Studierenden dazu motivieren, sich auszutauschen und auch über den Tellerrand des eigenen Fachs hinauszuschauen. Die regelmäßigen Treffen der Gruppe bieten dazu eine exzellente Möglichkeit. „Dabei kann auch ich meinen Horizont erweitern“, erklärt Wende. „Andere Interessen und Fachgebiete kennenlernen, das ist das Spannendste daran.“

Aktuell sind am Campus Duisburg der UDE gleich zwei Mitglieder von CENIDE als Vertrauensdozent berufen: Neben Wende, Leiter der Arbeitsgruppe „Magnetische Nanostrukturen“ in der Physik, ist auch Prof. Dr. Roland Schmechel, Leiter der Arbeitsgruppe „Nanostrukturtechnik“ aus den Ingenieurwissenschaften, für die Stipendiaten da. Wende hatte das Amt von Prof. Dr. Marika Schleberger übernommen.

Die Studienstiftung des deutschen Volkes ist das älteste und größte Begabtenförderungswerk in Deutschland. Es fördert Studierende, die exzellente Studienleistungen erbringen und sich darüber hinaus sozial engagieren.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Heiko Wende, Tel. 0203 37 9-2838, heiko.wende@uni-due.de

Redaktion: Jan Jerig