bei extremen Temperaturen, Drücken, Magnetfeldern, Frequenzen

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1 VORBESPRECHUNG DER WAHLFÄCHER Sommersemester 2017 Neue Materialien und deren Eigenschaften bei extremen Temperaturen, Drücken, Magnetfeldern, Frequenzen auf Makro-, Mikro- und Nano-Skala

2 VORBESPRECHUNG DER WAHLFÄCHER Sommersemester für High-Tech-Anwendungen von heute und morgen Quantenmaterialien Supraleiter Beschichtungen Magnetische Materialien Energierelevante Materialien Metamaterialien

3 Computational Magnetism (Süss) Computational Materials Science (Held) Electron Microscopy and Materials (Fidler, Schattschneider) Functional Materials (Eisenmenger-Sittner) Magnetism and Superconductivity (Bauer) Novel Electronic Materials and Concepts (Barisic) Quantum Many-Body Physics (Toschi) Quantum Materials (Bühler-Paschen) Solid State Spectroscopy (Pimenov) Theory of Electronic Correlations and Collective Phenomena (Kunes)

4 Beispiele Unkonventionelle Supraleiter mit fehlender Inversionssymmetrie Bauer, Michor et al. (Phys. Rev. B 2013) Synthesis, characterization, electronic structure, and phonon properties of the noncentrosymmetric superconductor LaPtSi I

5 Beispiele Hochtemperatur-Supraleiter Barišić et al. (PNAS 2013, Phys. Rev. Lett. 2014) Cuprates - crystal structure Fermi liquid aspect of cuprates below T* T* 1/τ T 2,ω 2 Fermi Liquid I Kohler s rule - obeyed Unusual (q=0) magnetism at T*

6 Beispiele Oxid-Heterostrukturen als effiziente Solarzellen Held et al. (Phys. Rev. Lett. 2013, Phys. Rev. B 2015) Photoelektrischer Effekt: A. Einstein Nobel-Preis 1921 DFT+U und DFT+DMFT Rechnungen für I 1) Internes elektrisches Feld Separation von Elektronen und Löchern 2) Gute Absorption über das gesamte solare Spektrum 3) Mehr als 1 Elektron-Loch-Paar pro Photon Effizienz > Shockley-Queisser-Grenze (38%) möglich

7 Beispiele Verbesserte thermoelektrische Eigenschaften durch Korrelationen Bühler-Paschen, Prokofiev et al. (Nature Materials 2013) Typ-I-Clathrat Ba 7 Ce 1 Au 6 Si 40

8 Beispiele Kritisches/quantenkritisches Verhalten korrelierter Antiferromagneten Toschi et al. (Phys. Rev. Lett. 2011, Phys. Rev. B 2015) Χ -1 3d: Criticality of correlated antiferromagnets 2d: Sad fate of the Mott metal-insulator transition

9 Beispiele Excitonischer Magnetismus Kuneš et al. (Phys. Rev. Lett. 2016, Phys. Rev. B 2014) Phase diagram of excitonic condensate condensation of magnetic excitons New phases arise in doped system, e.g. spontaneous spinorbit coupling.

10 Beispiele Magnetooptik von Topologischen Isolatoren Pimenov et al. (Phys. Rev. Lett. 2016, Nature Communications 2017) linearly polarized monochromatic incident wave sample t c elliptically polarized wave t p external magnetic field B η θ Magneto-optisches Experiment Universeller Wert der Faraday-Drehung (Feinstrukturkonstante)

11 Beispiele Simulation des Schreib- und Lesevorgangs (magn. Datenspeicherung) Fidler, Suess et al. (Appl. Phys. Lett. 2013, Nanotechnology 2014) Berechnug des Signal/Rausch Verhältnis (SNR) in Abhängigkeit von Geometrieparametern und magnetischen Eigenschaften von Mediamaterialien. Beispiel: Bariumferrit Nanopartikel (15 nm). Schreibvorgang Leseprozess SNR I

12 Beispiele Beobachtung der Dynamik freier Landau-Zustände im Elektronenmikroskop Schattschneider, Stöger-Pollach et al. (Nature Communications 2014) Richtung des Drehimpulses des Elektronenstrahls verdoppelt die Elektronenrotation aufgrund der Lorentzkraft oder hebt diese auf.

13 Beispiele Doktoratskolleg Solid4Fun (Building Solids for Function) A. Pimenov (Sprecher), J. Fleig (Vizesprecher), A. Vogel (Koordinator) Solids4Fun Doktoratskolleg mit dem Fokus der interdisziplinären Zusammenarbeit und Kommunikation Verbindendes Thema: Materialien und Stoffe Finanzierung durch FWF und TU Wien, 11 Arbeitsgruppen 4 Forschungsschwerpunkte: Oberflächenstruktur und Reaktivität Metamaterialien Elektronische Eigenschaften und innere Ordnung Optische Eigenschaften und ultraschnelle Bewegungen

14 Lehrveranstaltungen aus 4 Bereichen

15 SYNTHESE & PRÄPARATION Polykristalle Einkristalle Nanopulver Einfrieren von in- und metastabilen Zuständen Dünne Schichten 4-Spiegelofen Mikro- und Nanodrähte NEU: MBE-Filme (Zusammenarbeit mit ZMNS) Intermetallische Verbindungen Legierungen Oxide Entwickung neuer Syntheseverfahren Induktionsschmelzofen

16 SYNTHESE & PRÄPARATION Lehrveranstaltungen VO Physik dünner Schichten Eisenmenger-Sittner UE VO Materials Synthesis Prokofiev, Sassik, Eisenmenger-Sittner, Taupin

17 Physik dünner Schichten SYNTHESE & PRÄPARATION C. Eisenmenger-Sittner LV-Nr.: , Typ: Block: VO + UE nein Zeit: Donnerstag, 08:30-10:00 Ort: Freihaus, Seminarraum DB gelb 07 Physikalische Beschichtungsverfahren, Theorie der Schichtbildung, Physikalische Grundlagen der Eigenschaften dünner Schichten

18 Materials Synthesis SYNTHESE & PRÄPARATION A. Prokofiev H. Sassik C. Eisenmenger-Sittner M. Taupin LV-Nr.: Typ: Block: VO nein Zeit: Mittwoch, 13:00-14:30 Ort: Freihaus, Seminarraum DC rot 07 An overview of physical principles and techniques of synthesis of functional materials in polycristalline, single crystalline and amorphous state.

19 STRUKTUR & ANALYTIK Chemische Zusammensetzung Struktur Gitterfehler Korngrößen/Gefüge Entwicklung neuer Analysenmethoden Röntgenpulverdiffraktometer Rasterelektronenmikroskop

20 STRUKTUR & ANALYTIK Lehrveranstaltungen VO Grundlagen der Elektronenmikroskopie Fidler, Stöger-Pollach VO Versetzungen in Kristallen Pongratz PR Elektronenmikroskopie Schattschneider, Bernardi, Stöger-Pollach

21 Grundlagen der Elektronenmikroskopie (Electron Microscopy: Principles & Fundamentals) STRUKTUR & ANALYTIK J. Fidler M. Stöger-Pollach LV-Nr.: Typ: Block: VO nein Zeit: Montag, 14:00-15:30 Ort: Freihaus, Seminarraum DB gelb 07 This lecture introduces various electron microscopic techniques, such as SEM, TEM, STEM, FIB, LVEM, etc. The principles and fundamentals will be explained by means of examples.

22 Versetzungen in Kristallen STRUKTUR & ANALYTIK P. Pongratz LV-Nr.: Typ: VO Block: ja, ab Zeit: Montag, 10:30-12:00 oder 12:15-14:00 Ort: Freihaus, Seminarraum DB gelb 07 Bedeutung von Versetzungen in der Festkörperphysik, grundlegende Vorlesung über elastische und plastische Eigenschaften von Festkörpern mit Versetzungen: Kenntnisse über mögliche Analysetechniken (TEM, Röntgentopographie etc.)

23 Elektronenmikroskopie STRUKTUR & ANALYTIK J. Bernardi M. Stöger-Pollach P. Schattschneider LV-Nr.: Typ: PR ACHTUNG! Begrenzte Teilnehmerzahl! Block: Zeit: Ort: ja Vorbesprechung für alle Gruppen: Freitag , 12:00-14:00, Seminarraum DB gelb 07 TEM Labors Einführungslabor am Transmissionselektronenmikroskop (TEM). Voraussetzung für Projekt- und Diplomarbeiten am TEM.

24 PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN Korrelationen in Elektronensystemen Magnetismus Supraleitung Thermoelektrizität Elektrische und thermische Transporteigenschaften Optische Eigenschaften Magnetische und thermodynamische Eigenschaften Mechanische Eigenschaften Nutzung von Großforschungseinrichtungen (Neutronen, X-rays, Myonen) Extreme Bedingungen: T, f, p, B Entwicklung neuer Meßmethoden 3 He/ 4 He-Mischkühler mit Kernentmagnetisierungsstufe

25 PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN Lehrveranstaltungen VO Strongly Correlated Electron Systems Bauer, Bühler-Paschen VO Functional Materials Bühler-Paschen, Benes, Pimenov VO Some Aspect of Strongly Correlated Systems Abd-Elmeguid VO Magnetismus Michor, Mohn VO Einführung in die Tieftemperaturphysik Reissner und technologie VO Kernmagnetische Meßmethoden Reissner, Steiner

26 Strongly Correlated Electron Systems PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN E. Bauer S. Bühler-Paschen LV-Nr.: Typ: Block: VO nein Zeit: Dienstag, 12:00-14:00 Ort: Freihaus, Seminarraum DC rot 07 This lecture deals with extraordinary low temperature properties of solids that host both localized and itinerant electrons. Experimental features and theoretical models will be discussed.

27 Functional Materials PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN S. Bühler-Paschen A. Pimenov E. Benes LV-Nr.: Typ: Block: VO nein Zeit: Montag, 15:00-16:30 Ort: Freihaus, Seminarraum DC rot 07 Physics of functional materials: Thermoelectric materials, piezoelectric materials, magnetoelectric materials.

28 Some Aspect of Strongly Correlated Systems PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN M. Abd-Elmeguid LV-Nr.: Typ: Block: VO nein Zeit: Donnerstag, 14:45-16:15, ab Ort: Freihaus, Seminarraum DC rot 07 The lecture deals with the different physical aspects of strongly correlated transition metal compounds with a focus on the related phenomena such as spin, charge, orbital order, metal-insulator transition as well as topological insulators and nonstructural materials. Recent experimental examples will be discussed.

29 Magnetismus PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN H. Michor P. Mohn LV-Nr.: Typ: Block: VO nein Zeit: Donnerstag, 13:00-16:00 Ort: Freihaus, Seminarraum DC rot 07 Grundlegendes Verständnis magnetischer Eigenschaften. Mit dem vermittelten Wissen sollte eine Analyse und Interpretation magnetischer Messungen möglich sein.

30 Einführung in die Tieftemperaturphysik und -technologie PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN M. Reissner LV-Nr.: Typ: Block: VO nein Zeit: Freitag, 09:15-10:45 Ort: Freihaus, Seminarraum DC rot 07 Thermodynamische Grundlagen, Kühlmedien, Gasverflüssigung, Kälteanlagen, Kryostatenbau, Thermometer, ausgewählte Beispiele aus Tieftemperaturphysik, technische Anwendungen

31 Kernmagnetische Meßmethoden PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN M. Reissner W. Steiner LV-Nr.: Typ: Block: VO ja Interessenten bitte bei Vortragenden melden! Zeit: Vorbesprechung, , 17:30 Ort: Freihaus, Seminarraum DB gelb 07 Einführung in die Theorie und in die praktische Anwendung des Mössbauereffektes.

32 THEORIE & MODELLIERUNG Elektronisch hochkorrelierte Systeme Magnetismus Thermoelektrizität Modellrechnungen Numerische Methoden Vienna Scientific Computer Solid state Hamiltonian

33 THEORIE & MODELLIERUNG Lehrveranstaltungen VO Quantum phenomena in nanostructures Held, Tomczak, Kauch, Janson

34 Quantum phenomena in nanostructures THEORIE & MODELLIERUNG K. Held J. Tomczak A. Kauch O. Janson LV-Nr.: Typ: VO Block: nein, ab Zeit: Mittwoch, 10:30-12:30 Ort: Freihaus, Hörsaal 7, 2.OG Quantum confinement in 2D, 1D, 0D; Quantum dots: atomic like spectra, Coulomb blockade, Kondo effect, (thermoelectricity); Oxide heterostructures: tight binding, 2DEG; Methods: 2nd quantization, Green functions; Models: resonant level model, Anderson impurity model, Hubbard model

35 SPEZIELLE FACHGEBIETE, SEMINARE,... Lehrveranstaltungen RV Building Solids for Function 2/2 Pimenov, Schubert, Strasser SE Seminar aus Festkörperphysik Bauer, Eisenmenger-Sittner PR Einführung in Forschungsgebiete Eisenmenger-Sittner der Fakultät für Physik VO Elektronische Analog- und Digitaltechnik Müller VO Wissenschaftliches Programmieren Müller, Lemell VO How Science Inspires Science Fiction Bernaud, Schattschneider

36 Ringvorlesung - Building Solids for Function 2/2 SPEZIELLE FACHGEBIETE, SEMINARE,... A. Pimenov U. Schubert G. Strasser LV-Nr.: Typ: Block: RV ja Zeit: Freitag, 10:00-11:30 Ort: Fachgruppenraum Physik, FH, 1.OG gelb Modul 1 (Ulrich Schubert): Synthesis Methods for Inorganic Materials Modul 2 (Andrei Pimenov): Optical and Dielectric Spectroscopy of Solids Modul 3 (Gottfried Strasser): Growth and Processing of Semiconductor Nanostructures

37 Seminar aus Festkörperphysik SPEZIELLE FACHGEBIETE, SEMINARE,... E. Bauer C. Eisenmenger-Sittner LV-Nr.: Typ: Block: SE nein Zeit: Mittwoch, 16:00-18:00 Ort: Freihaus, Seminarraum DC rot 07 Seminarvorträge informieren über abgeschlossene Diplomarbeiten und Dissertationen sowie über aktuelle Themen der Festkörperphysik.

38 Einführung in Forschungsgebiete der Fakultät für Physik SPEZIELLE FACHGEBIETE, SEMINARE,... C. Eisenmenger-Sittner LV-Nr.: Typ: Block: PR ja Zeit: Freitag, 12:00 14:00 Ort: Freihaus, Hörsaal 6, 2.OG Gemeinsame Veranstaltung aller Physikinstitute. Sie lernen in Institutsführungen die PhysikerInnen des Hauses und ihre Arbeit kennen. Anmeldung von über TISS in Gruppe A ( begrenzte Teilnehmerzahl! ) Festkörperphysik Teil Festkörperphysik Teil Atominstitut Teil Atominstitut Teil2 (4 Stunden!) Theoretische Physik Angewandte Physik Nachbesprechung + Info über Austauschprogramme von Fr. Waltraud Krausler (International Office)

39 Elektronische Analog- und Digitaltechnik SPEZIELLE FACHGEBIETE, SEMINARE,... H. Müller LV-Nr.: Typ: Block: VO nein Zeit: Donnerstag, 16:00-18:00 Ort: Freihaus, Seminarraum DB gelb 09 Weiterführende Ausbildung auf dem Gebiet der elektronischen Schaltungstechnik. Einführung in die elektronische Meß-/Regeltechnik. Vorbereitung für die Durchführung experimentell orientierter Diplomarbeiten.

40 Wissenschaftliches Programmieren SPEZIELLE FACHGEBIETE, SEMINARE,... H. Müller C. Lemell LV-Nr.: Typ: Block: VU nein Zeit: Dienstag, 14:00-17:30 Mittwoch, 14:00-17:30 Ort: Freihaus, EDV Praktikum Physik, 1.OG/A Eine Erweiterung der Einführung in FORTRAN, um den Einstieg in "Numerische Methoden und Simulation" zu erleichtern.

41 How Science Inspires Science Fiction SPEZIELLE FACHGEBIETE, SEMINARE,... P. Bernaud P. Schattschneider LV-Nr.: Typ: VU Block: ja, Zeit: Begrenzte Teilnehmerzahl! Ort: Seminarraum , Sem.R. DB gelb 07, Sem.R. DB gelb 09 Das Ziel der Lehrveranstaltung ist das Vertrautwerden mit innovativen und ungewöhnlichen Anwendungen der Naturwissenschaften. Hierfür werden virtuelle physikalisch-technische Szenarien aus der S F - Literatur diskutiert.

42 PROJEKTARBEITEN PA Analytische Elektronenmikroskopie Fidler, Bernardi PA Angewandte Tieftemperaturphysik Steiner, Reissner PA Computational Materials Science Held, Toschi, Tomczak PA Dauermagnetwerkstoffe Fidler, Süss PA Dünnschichttechnologie Eisenmenger-Sittner PA Einkristallherstellung und Probenpräparation Bühler-Paschen, Prokofiev, Sassik PA Elektrodynamik neuartiger optischer Materialien Pimenov, Shuvaev PA Elektronen-Energieverlustspektrometrie Schattschneider, Pongratz, Stöger-Pollach, Bernardi PA Elektronenmikroskopie von Halbleitern Schattschneider, Pongratz, Stöger-Pollach, Bernardi

43 PROJEKTARBEITEN PA Experimentelle Festkörperphysik Bauer, Müller PA Experimenteller Magnetismus Michor, Sassik PA Festkörperspektroskopie Reissner, Pongratz PA Festkörpertheorie Held, Toschi, Tomczak PA Physikalische Messwerterfassung Müller, Grössinger, Süss PA Quantenphänomene in Festkörpern Bühler-Paschen, Barisic, Eguchi PA Röntgendiffraktometrie Prokofiev, Tomes PA Supraleitung Bauer, Michor PA Thermoelektrika Bühler-Paschen, Tomes, Eguchi

44 Computational Magnetism (Süss) Computational Materials Science (Held) Electron Microscopy and Materials (Fidler, Schattschneider) Functional Materials (Eisenmenger-Sittner) Magnetism and Superconductivity (Bauer) Novel Electronic Materials and Concepts (Barisic) Quantum Many-Body Physics (Toschi) Quantum Materials (Bühler-Paschen) Solid State Spectroscopy (Pimenov) Theory of Electronic Correlations and Collective Phenomena (Kunes)

45 VIEL ERFOLG IM SOMMERSEMESTER 2017!