MAX-PLANCK-INSTITUT FÜR METALLFORSCHUNG

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1 Herausgegeben vom MAX-PLANCK-INSTITUT FÜR METALLFORSCHUNG Stuttgart Abteilung Materialsynthese und Mikrostrukturdesign, ehemals Prof. Aldinger Abteilung Mikro- und Nanomechanik von Dünnschichten und Biosystemen, ehemals Prof. Arzt Abteilung Theorie inhomogener kondensierter Materie, Prof. Dietrich Abteilung Niederdimensionale und metastabile Materialien, Prof. Rühle / Prof. Dosch Abteilung Phasenumwandlungen, Thermodynamik und Kinetik, Prof. Mittemeijer Abteilung Moderne magnetische Materialien, Prof. Schütz Abteilung Neue Materialien und Biosysteme, Prof. Spatz 1

2 Umschlagbild: Zinndrendriten Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Max-Planck-Instituts für Metallforschung ermöglichen jedes Jahr rund 40 Praktikanten, meist im Rahmen des BOGY-Programms (Berufsorientierung am Gymnasium), eine Woche hinter die Kulissen der Forschung zu schauen. In einem Schülerversuch wird das Wachstum von baumförmigen Kristallen (Dendriten) in Echtzeit auf einem Bildschirm sichtbar gemacht. Dafür gibt man ca. sechs Tropfen Wasser und einen Tropfen Salzsäure auf eine Glasplatte, fügt eine Spatelspitze Zinnchlorid (SnCl 2 ) und dann ein kleines Zink-Bröckchen (Zn) hinzu. Weil Zinn edler ist als Zink, geht das Zink im Zuge einer exothermen Reaktion (Wärme wird frei) in Lösung und Zinn scheidet sich aus. Das heißt, zwischen den Sn-Ionen und den Atomen des unedleren Zn entsteht ein Spannungsgefälle, wodurch die Atome des Zn gezwungen werden, unter Abgabe von Elektronen als Ionen in Lösung zu gehen. Die bereits vorhandenen Ionen des edleren Sn nehmen diese Elektronen auf und scheiden sich atomar in metallischer Form ab. Die Schülerinnen und Schüler können dabei am Bildschirm zusehen, wie die Zinndendriten entstehen und wachsen. Versuchsdurchführung: Thomas Meisner, Ingrid Sorger, Arnold Weible Bild: Bernhard Fenk (aufgenommen 2007; Maßstab: 1,5 cm = 10 µm) Hier aufgeführte Arbeiten aus dem Jahr 2008 lagen bei Redaktionsschluss des vergangenen Berichts noch nicht vor. Herausgeber: Max-Planck-Institut für Metallforschung Heisenbergstr. 3, Stuttgart Telefon Telefax klooz@mf.mpg.de Verantwortlich für den Inhalt: Prof. Dr. rer. nat. Joachim P. Spatz Redaktion: Layout: Druck: Heide Klooz Claudia Däfler Druckerei Aickelin Druck und Medien, Leonberg Stand: Juni

3 Inhaltsverzeichnis Struktur und Gliederung des Instituts 4 Wissenschaftliche Veröffentlichungen a) Veröffentlichungen in Zeitschriften und Konferenzberichten 10 b) Monographien und Beiträge zu Sammelwerken 29 c) Herausgabe von Zeitschriften 30 Erfindungs- und Patentanmeldungen 32 Abgeschlossene Arbeiten a) Habilitation 33 b) Dissertationen 33 c) Master- und Diplomarbeiten 34 Doktoranden 36 Gastwissenschaftler 40 Sonstige Mitteilungen a) Ehrungen 42 b) Berufungen / Ernennungen 42 c) Wissenschaftliche Veranstaltungen 43 d) Weitere Veranstaltungen 44 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der Max-Planck-Gesellschaft 2009 / Kritische Casimirkraft Clemens Bechinger und Siegfried Dietrich 45 - Proteinmechanik - von Kraftsensoren zu strapazierfähigen Materialien Frauke Gräter 51 3

4 Personelles Max-Planck-Institut für Metallforschung Struktur und Gliederung (2009) Geschäftsführender Direktor / Kommissarischer Leiter Prof. Dr. rer. nat. Joachim P. Spatz Wissenschaftliche Mitglieder Prof. Dr. rer. nat. Siegfried Dietrich Prof. Dr. rer. nat. Helmut Dosch (bis ) Prof. Dr. Ir. Eric Jan Mittemeijer Prof. Dr. rer. nat. Dr. Ing. h.c. Manfred Rühle (ab ) Prof. Dr. rer. nat. Gisela Schütz Prof. Dr. rer. nat. Joachim P. Spatz Leiterin Max-Planck-Forschungsgruppe Dr. Sylvie Roke Forschungsgruppenleiter Dr. rer. nat. Dagmar Goll (bis ) Dr. rer. nat. Frauke Gräter (bis ) Dr. Raquel Martin, MBA Dr. rer. nat. Ralf Richter Max Planck Fellow Prof. Dr. rer. nat. Clemens Bechinger Emeritierte Wissenschaftliche Mitglieder Prof. Dr. rer. nat. Fritz Aldinger Prof. Dr. phil. Dr. h.c. Hellmut Fischmeister Prof. Dr. rer. nat. Volkmar Gerold Prof. Dr. rer. nat. Helmut Kronmüller Prof. Dr. rer. nat. Dr. h.c. mult. Günter Petzow Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing. h.c. Manfred Rühle (bis ) Prof. Dr. rer. nat. Dr. h.c. Alfred Seeger Prof. Dr. rer. nat. Dr. h.c. Günther Tölg Auswärtige Wissenschaftliche Mitglieder Prof. Dr. Jacques Friedel, Paris, Frankreich Prof. Dr. Arthur Heuer, Cleveland, Ohio, USA Prof. Dr. Johannes Heydenreich, Halle (Saale), Deutschland Prof. Dr. Frans A. Spaepen, Cambridge, MA, USA 4

5 Personelles Fachbeirat Vorsitzender: Prof. Dr. Itamar Willner, Jerusalem, Israel Stellvertretender Vorsitzender: Prof. Dr. Yves Bréchet, Grenoble, Frankreich Prof. Dr. Friedrich G. Barth, Wien, Österreich Prof. Dr. Daan Frenkel, Cambridge, Großbritannien Prof. Dr. George C. Hadjipanayis, Newark, DE, USA Prof. Dr. Jim M. Howe, Charlottesville, VA,USA Prof. Dr. Paul Leiderer, Konstanz, Deutschland Prof. Dr. Gabrielle Long, Argonne, IL, USA Prof. Dr. Uri Sivan, Haifa, Israel Prof. Dr. Marcel A.J. Somers, Kgs. Lyngby, Dänemark Kuratorium Vorsitzender: Prof. Dr. Winfried J. Huppmann, Eschen, Liechtenstein Stellvertretender Vorsitzender: Dr. Peter Grahle, Mössingen, Deutschland Ehrenvorsitzender: Prof. Dr. Karl Ganzhorn, Sindelfingen, Deutschland Dr. Siegfried Dais, Gerlingen, Deutschland Prof. Dr. Thomas Hirth, Stuttgart, Deutschland Dr. Heinrich Lohstöter, Neumarkt, Deutschland Dr. Alexander Mäder, Stuttgart, Deutschland MinDir. Dr. Gisela Meister-Scheufelen, Stuttgart, Deutschland Herbert Moser, Stuttgart, Deutschland Prof. Dr.-Ing. Wolfram Ressel, Stuttgart, Deutschland OB Dr. Wolfgang Schuster, Stuttgart, Deutschland MinDir. Klaus Tappeser, Stuttgart, Deutschland Prof. Dr. Eberhard Umbach, Karlsruhe, Deutschland MinR. Dr. Ekkehard Warmuth, Berlin, Deutschland Prof. Dr. Hans-Joachim Werner, Stuttgart, Deutschland StS Hubert Wicker, Stuttgart, Deutschland Prof. Dr. Martin Winterkorn, Wolfsburg, Deutschland 5

6 Personelles Am Institut tätige Wissenschaftler (Stand 31. Dezember 2009) 6 Dr. rer. nat. Marcus Abel Priv.-Doz. Dr. rer. nat. habil. Peter Antonie van Aken Dr. rer. nat. Edward Prabu Amaladass Dr. rer. nat. Daniel Aydin Dr. rer. nat. Brigitte Baretzky Prof. Dr. rer. nat. Clemens Bechinger Dr. rer. nat. Sarah Biela Dr. rer. nat. Markus Bier Dr. rer. nat. Ewald Bischoff Dr. rer. nat. Christian Böhm Dr. rer. nat. Heike Böhm Dr. /VAK Moskau Volodymyr Bugaev Dr. biol. hum. Tobias Busch Dr. Miguel Castillo-Rodriguez Dr. rer. nat. Elisabetta Ada Cavalcanti-Adam Dr. rer. nat. Alex de Beer Dr. rer. nat. Mihaela Drumea-Mirancea Dipl. Phys. Friedrich Philipp Joachim Erbs Prof. Dr. rer. nat. Manfred Fähnle Dr. Roberto Fiammengo Priv.-Doz. Dr. rer. nat. habil. Eberhard Goering Dr. rer. nat. Alexandra Goldyn Dr. rer. nat. Dagmar Goll Olena Gorb, Dr./VAKU Kiew Dr. Tamas Haraszti Dr. rer. nat. Michael Hirscher Dr. rer. nat. Vera Catherine Hirschfeld-Warneken Dipl. Phys. Tobias Hofmann Dr. Ir. Lars P. H. Jeurgens Dr. rer. nat. Peter Kaiser Priv. Doz. Dr. med. Dieter Kaufmann Dr. rer. nat. Ralf Kemkemer Christoph Koch, Ph.D./Arizona State University, Tempe, AZ, USA Priv.-Doz. Dr. rer. nat. habil. Michael Krech Dipl.-Chem. Sebastian Kruss Dr. rer. nat. Stefan Kudera

7 Personelles Dr. Ing. Viola Küstner Dr. rer. nat. Cornelia Lee-Thedieck Dr. rer. nat. Andreas Leineweber Dr. rer. nat. Hans-Georg Libuda Dr. rer. nat. Ilia Louban Anna Maria Maciolek, Ph.D., habil. Priv.-Doz. Dr. rer. nat. habil. Günter Majer Dr. rer. nat. Janos Major Dr. Raquel Martin, MBA Hoa Phuong Nguyen M.A. Dr. rer. nat. Claudia Pacholski Dr. rer. nat. Fritz Phillipp Dr. Luciana Pitta-Bauermann Dr. rer. nat. Julien Polleux Stefan Quint, M.Sc. Dr. rer. nat. Behnaz Rahmati Kalkhoran Dr. rer. nat. Markus Rauscher Dr. rer. nat. Harald Reichert (abgeordnet) Dr. rer. nat. Gunther Richter Dr. Sylvie Roke Dr. rer. nat. Adrian Rühm Dr. rer. nat. Giulia Maria Santomauro Dr. rer. nat. Lothar Schimmele Dr. Richard William Moore Segar Dr. rer. nat. Wilfried Sigle Dr. Vesna Srot Dr. rer. nat. Hermann Stoll Boris Straumal, Dr./Moskauer Institut für Stahl und Legierungen, Moskau Dr. Agnes Szökefalvi-Nagy Dr. Mikola Tasinkevych Dr. Ayse Zeren Turak Dr. rer. nat. Alina-Gabriela Vlad Dr. rer. nat. Dagmar Voigt Dr. Zumin Wang, Ph.D./Univ. of Science and Technology of China, Hefei, P.R. China Dr. rer. nat Udo Welzel Dr. rer. nat. Peter Wochner Dr. rer. nat. Tobias Wolfram 7

8 Personelles Wissenschaftliche Mitarbeiter an der Universität Stuttgart, Institut für Materialwissenschaft (Stand: 31. Dezember 2009) Der Senat der Universität Stuttgart hat im Dezember 2008 entschieden, das Institut für Metallkunde (IM, Lehrstuhl: Prof. Mittemeijer, Lehrstuhl Nachfolge Prof. Arzt), sowie das Institut für Nichtmetallische Anorganische Materialien (INAM, Lehrstuhl: Nachfolge Prof. Aldinger ) aufzulösen und das Institut für Materialwissenschaft (IMW) zu gründen. Die drei Lehrstühle (Lehrstuhl Prof. Mittemeijer, Lehrstuhl Nachfolge Prof. Arzt und Lehrstuhl Nachfolge Prof. Aldinger ) bilden das neue Institut. Dipl.-Ing. Rico Bauer Mostafa Biglari, M.Sc. Dr. rer. nat. Ralf Schacherl Wissenschaftliche Mitarbeiter an der Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik (Stand 31. Dezember 2009) Priv.-Doz. Dr. rer. nat. habil. Ludger Harnau Dr. rer. nat. Hubert Keller Priv.-Doz. Dr. rer. nat. habil. Roland Roth Monamie Sanyal, M.Sc. 8

9 Organigramm Dietrich* Theorie inhomogener kondensierter Materie ZWE EDV Bibliothek Kuratorium Fachbeirat Rühle/Dosch* Niederdimensionale und metastabile Materialien ZWE ANKA Probenherstellung Tieftemperaturservice Max-Planck-Institut für Metallforschung Stand: Dezember 2009 Geschäftsführender Direktor (Kommissarische Leitung) Kollegium S. Dietrich, E.J. Mittemeijer, M. Rühle, G. Schütz, J. Spatz Geschäftsstelle Mittemeijer * Schütz*** Spatz** ehemals Aldinger ehemals Arzt N.N. Phasenumwandlungen, Thermodynamik und Kinetik Moderne magnetische Materialien Neue Materialien und Biosysteme Materialsynthese und Mikrostrukturdesign Dünnschichtund Biosysteme Biomedizin. Anwendungen (Martín) Glykobiotechnologie (Richter) Lichtdiffraktion an Biomat. (Roke) Max Planck Fellow (Bechinger) Weiche Materie ZWE Röntgenbeugung ZWE Biomaterialien ZWE Analytik ZWE Dünnschichtlabor StEM Dual Beam Glastechnik Feinmechanische Werkstatt * Personalunion m. Universität Stuttgart ** Professur an der Universität Heidelberg *** Honorarprofessur Universität Stuttgart Wissenschaftliche Abteilungen Nachwuchsgruppen Wissenschaftliche Arbeitsgruppe Wissenschaftlicher Service Gemeinsame Einrichtungen mit FKF 9

10 Veröffentlichungen Wissenschaftliche Veröffentlichungen (2009) a) Veröffentlichungen in Zeitschriften und Konferenzberichten Abou-Ras, D., C. T. Koch, V. Küstner, P. A. van Aken, U. Jahn, M. A. Contreras, R. Caballero, C. A. Kaufmann, R. Scheer, T. Unold and H.-W. Schock: Grain-boundary types in chalcopyritetype thin films and their correlations with film texture and electrical properties. Thin Solid Films 517, (2009). DOI: /j.tsf Ade, H. and H. Stoll: Near-edge X-ray absorption fine-structure microscopy of organic and magnetic materials. Nature Materials 8, (2009). DOI: /NMAT2399 Al Bitar, L., D. Voigt, C. P. W. Zebitz and S. N. Gorb: Tarsal morphology and attachment ability of the codling moth Cydia pomonella L. (Lepidoptera, Tortricidae) to smooth surfaces. Journal of Insect Physiology 55, (2009). DOI: /j.jinsphys Ariga, K., J. P. Hill, Y. Wakayama, M. Akada, E. Barrena and D. G. de Oteyza: New aspects of porphyrins and related compounds: self-assembled structures in two-dimensional molecular arrays. Journal of Poryphyrins and Phthalocyanines 13, 1, (2009). DOI: / S Arnold, M., M. Schwieder, J. Blümmel, E. A. Cavalcanti-Adam, M. Lopez-Garcia, H. Kessler, B. Geiger and J. P. Spatz: Cell interactions with hierarchically structured nano-patterned adhesive surfaces. Soft Matter 5, (2009). DOI: /b815634d Atanasova, P., R. T. Weitz, P. Gerstel, V. Srot, P. Kopold, P. A. van Aken, M. Burghard and J. Bill: DNA-templated synthesis of ZnO thin layers and nanowires. Nanotechnology 20, (2009). DOI: / /20/36/ Auernhammer, G. K., K. Fauth, B. Ullrich, J. Zhao, M. Weigand and D. Vollmer: Time-resolved X-ray microscopy of nanoparticle aggregates under oscillatory shear. Journal of Synchrotron Radiation 16, (2009). DOI: /S Aufrecht, J., A. Leineweber and E. J. Mittemeijer: Metastable hexagonal modifications of the NbCr 2 laves phase as function of cooling rate. In: Advanced Intermetallic-Based Alloys for Extreme Environment and Energy Applications, (Eds.) M. Palm, B. P. Bewlay, Y. H. He, M. Takeyama, J. M. K. Wiezorek. Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol Materials Research Society, Warrendale 2009, Avetisov, V. A., A. K. Bikulov, O. A. Vasilyev, S. K. Nechaev and A. V. Chertovich: Some physical applications of random hierarchical matrices. Journal of Experimental and Theoretical Physics 109, 3, (2009). DOI: /S Avetisov, V. A., A. V. Chertovitch, S. K. Nechaev and O. A. Vasilyev: On scale-free and polyscale behaviors of random hierarchical networks. Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment July 2009, P07008 (2009). DOI: / /2009/07/P07008 Aydin, D., M. Schwieder, I. Louban, S. Knoppe, J. Ulmer, T. L. Haas, H. Walczak and J. P. Spatz: Micro-nanostructured protein arrays: a tool for geometrically controlled single ligand presentation. Small 5, 9, (2009). DOI: /smll

11 Veröffentlichungen Bach, D., R. Schneider, D. Gerthsen, J. Verbeeck and W. Sigle: EELS of niobium and stoichiometric niobium-oxide phases part I: Plasmon and near-edges fine structure. Microscopy and Microanalysis 15, (2009). DOI: /S X Balci, S., A. M. Bittner, M. Schirra, K. Thonke, R. Sauer, K. Hahn, A. Kadri, C. Wege, H. Jeske and K. Kern: Catalytic coating of virus particles with zinc oxide. Electrochimica Acta 54, 22, (2009). DOI: /j.electacta Baldauf, C., R. Schneppenheim, W. Stacklies, A. Pieconka, U. Budde, J. Zhou and F. Gräter: Shear-induced unfolding activates von Willebrand factor A2 domain for proteolysis. Journal of Thrombosis and Haemostasis 7, 12, (2009). DOI: /j x Baretzky, B., M. Friesel and B. Straumal: Reconstruction of historic alloys for pipe organs brings true Baroque music back to life. Japan Organist 36, (2009). Beidenkopf, H., Y. Myasoedov, E. Zeldov, E. H. Brandt, G. P. Mikitik, T. Tamegai, T. Sasagawa and C. J. van der Beek: Transport properties of vortex matter governed by the edge inductance in superconducting Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8 crystals. Physical Review B 80, (2009). DOI: /PhysRevB Benaissa, M., L. Gu, M. Korytov, T. Huault, P. A. van Aken, J. Brault and P. Vennéguès: Phase separation in GaN/AlGaN quantum dots. Applied Physics Letters 95, (2009). DOI: / Bernardino, N. R., A. O. Parry, C. Rascon and J. M. Romero-Enrique: Derivation of a non-local interfacial model for 3D wetting in an external field. Journal of Physics: Condensed Matter 21, 46, (2009). DOI: / /21/46/ Berthé, R. A., G. Westhoff, H. Bleckmann and S. N. Gorb: Surface structure and frictional properties of the skin of the Amazon tree boa Corallus hortulanus (Squamata, Boidae). Journal of Comparative Physiology A 195, 3, (2009). DOI: /s Bhattacharyya, S., T. Höche, K. Hahn and P. A. van Aken: Various transmission electron microscopic techniques to characterize phase separation illustrated using a LaF 3 containing aluminosilicate glass. Journal of Non-Crystalline Solids 355, (2009). DOI: /j. jnoncrysol Bhattacharyya, S., T. Höche, N. Hemono, M. J. Pascual and P. A. van Aken: Nanocrystallization in LaF 3 Na 2 O Al 2 O 3 SiO 2 glass. Journal of Crystal Growth 311, (2009). DOI: /j.jcrysgro Biela, S., Y. Su, J. P. Spatz and R. Kemkemer: Different sensitivity of human endothelial cells, smooth muscle cells and fibroblasts to topography in the nano micro range. Acta Biomaterialia 5, (2009). DOI: Blickle, V., J. Mehl and C. Bechinger: Relaxation of a colloidal particle into a nonequilibrium steady state. Physical Review E 79, (R), (2009). DOI: /PhysRevE Blümmel, J., J. Cahu, L. Sandblad, C. H. J. Schmitz, T. Surrey and J. P. Spatz: Motor protein driven microtubule transport on gold particle nanopatterns. Biophysical Reviews and Letters 4, 1&2, (2009). DOI No: /S X Böhm, H., T. A. Mundinger, C. H. J. Böhm, V. Hagel, U. Rauch, J. P. Spatz and J. E. Curtis: Mapping the mechanics and macromolecular organization of hyaluronan-rich cell coats. Soft Matter 5, (2009). DOI: /b905574f 11

12 Veröffentlichungen Bolisetty, S., M. Hoffmann, S. Lekkala, T. Hellweg, M. Ballauff and L. Harnau: Coupling of rotational motion with shape fluctuations of core-shell microgels having tunable softness. Macromolecules 42, (2009). DOI: /ma Bolisetty, S., S. Rosenfeldt, C. N. Rochette, L. Harnau, P. Lindner, Y. Xu, A. H. E. Müller and M. Ballauff: Interaction of cylindrical polymer brushes in dilute and semi-dilute solution. Colloid and Polymer Science 287, (2009). DOI /s Brandt, E. H.: Vortices in superconductors: ideal lattice, pinning, and geometry effects. Superconducting Science and Technology 22, (2009). DOI: / /22/3/ Brandt, E. H.: Muon spin rotation and the vortex lattice in superconductors. Physica B 404, (2009). DOI: /j.physb Brandt, E. H.: Vortex-vortex interaction in thin superconducting films. Physical Review B 79, (2009). DOI: /PhysRevB Brandt, E. H. and G. Mikitik: Longitudinal magnetic field increases critical current in superconducting strip. Journal of Physics: Conference Series 150, (2009). DOI: / /150/5/ Brandt, E. H., G. P. Mikitik and E. Zeldov: Nanomechanics of an individual vortex in an anisotropic type-ii superconductor. Physical Review B 80, (2009). DOI: / PhysRevB Brandt, E. H. and S.-P. Zhou: Attractive vortices. Physics 2, 22 (2009). DOI: / Physics.2.22 Breitling, A., T. Bublat and D. Goll: Exchange-coupled L1 0 -FePt/Fe composite patterns with perpendicular magnetization. Physica Status Solidi - Rapid Research Letters 3, 5, (2009). DOI: /pssr Bresme, F., H. Lehle and M. Oettel: Solvent-mediated interactions between nanoparticles at fluid interfaces. Journal of Chemical Physics 130, 21, (2009). DOI: / Buhl, S., C. Greiner, A. del Campo and E. Arzt: Humidity influence on the adhesion of biomimetic fibrillar surfaces. International Journal of Materials Research 100, 8, (2009). DOI: / Burghard, Z., L. Zini, V. Srot, P. Bellina, P. A. van Aken and J. Bill: Toughening through natureadapted nanoscale design. Nano Letters 9, (2009). DOI: /nl902324x Castillo Rodríguez, M. and W. Sigle: Dislocation microstructure in strontium titanate plastically deformed at low temperature. In: MC2009. Vol. 3. Materials Science. Verlag der Technischen Universität Graz, Graz 2009, DOI: / Clauss, A. R., E. Bischoff, S. S. Hosmani, R. E. Schacherl and E. J. Mittemeijer: Crystal structure and morphology of mixed Cr 1-x Al x N nitride precipitates: gaseous nitriding of a Fe- 1.5 wt pct Cr- 1.5 wt pct Al alloy. Metallurgical and Materials Transactions A 40A, (2009). DOI: /s Clauss, A. R., E. Bischoff, R. E. Schacherl and E. J. Mittemeijer: Phase transformation of mixed Cr 1 x Al x N nitride precipitates in ferrite. Philosophical Magazine 89, (2009). DOI: /

13 Veröffentlichungen Dadap, J. I., H. B. de Aguiar and S. Roke: Nonlinear light scattering from single particles and clusters. Journal of Chemical Physics 130, (2009). DOI: / Dai, Z. D. and S. Gorb: Contact mechanics of pad of grasshopper (Insecta: ORTHOPTERA) by finite element methods. Chinese Science Bulletin 54, 4, (2009). DOI: /s Daltorio, K. A., T. E. Wei, A. D. Horchler, G. D. Wile, R. D. Quinn, S. N. Gorb and R. E. Ritzmann: Mini-whegs TM climbs steep surfaces using insect-inspired attachment mechanisms. The International Journal of Robotics Research 28, 2, (2009). DOI: / Dash, S. P., D. Goll and H. D. Carstanjen: Improvement of interface structure and magnetic properties of Co on Si (100) by surfactant (Sb) mediated growth. Applied Physics A 97, 3, (2009). DOI: /s Datta, P., D. I. Bronin, P. Majewski and F. Aldinger: Cermet cathodes for strontium and magnesium-doped LaGaO 3 -based solid oxide fuel cells. Materials Chemistry and Physics 114, (2009). DOI: /j.matchemphys Datta, P., P. Majewski and F. Aldinger: Thermal expansion behaviour of Sr- and Mg-doped LaGaO 3 solid electrolyte. Journal of the European Ceramic Society 29, (2009). DOI: /j.jeurceramsoc Datta, P., P. Majewski and F. Aldinger: LaGaO 3 -based cermet for solid oxide fuel cell cathodes. Journal of the European Ceramic Society 29, (2009). DOI: /j. jeurceramsoc Datta, P., P. Majewski and F. Aldinger: Study of gadolinia-doped ceria solid electrolyte surface by XPS. Materials Characterization 60, (2009). DOI: /j.matchar Deakin, N. O., M. D. Bass, S. Warwood, J. Schoelermann, Z. Mostafavi-Pour, D. Knight, C. Ballestrem and M. J. Humphries: An integrin-α ζ-paxillin ternary complex mediates localised Cdc42 activity and accelerates cell migration. Journal of Cell Science 122, 10, (2009). DOI: /jcs De Angeli, L., D. Steiauf, R. Singer, I. Köberle, F. Dietermann and M. Fähnle: Extended s-d model for magnetization dynamics of strongly noncollinear configurations. Physical Review B 79, (2009). DOI: /PhysRevB De Beer, A. G. F., H. B. de Aguiar, J. F. W. Nijsen and S. Roke: Detection of buried microstructures by nonlinear light scattering spectroscopy. Physical Review Letters 102, (2009). DOI: /PhysRevLett De Beer, A. G. F. and S. Roke: Nonlinear Mie theory for second-harmonic and sum-frequency scattering. Physical Review B 79, (2009). DOI: /PhysRevB De Oteyza, D. G., E. Barrena, H. Dosch and Y. Wakayama: Nanoconfinement effects in the selfassembly of diindenoperylene (DIP) on Cu(111) surfaces. Physical Chemistry Chemical Physics 11, (2009). DOI: /b903116b De Oteyza, D. G., E. Barrena, Y. Zhang, T. N. Krauss, A. Turak, A. Vorobiev and H. Dosch: Experimental relation between Stranski-Krastanov growth of DIP/F 16 CoPc heterostructures and the reconstruction of the organic interface. Physical Chemistry C 113, 11, (2009). DOI: /jp809512a 13

14 Veröffentlichungen De Oteyza, D. G., I. Silanes, M. Ruiz-Osés, E. Barrena Villas, B. P. Doyle, A. Arnau, H. Dosch, Y. Wakayama and J. P. Ortega: Balancing intermolecular and molecule-substrate interactions in supramolecular assemblies. Advanced Functional Materials 19, (2009). DOI: / adfm Del Genio, C. I., J. Trenkler, K. E. Bassler, P. Wochner, D. R. Haeffner, G. F. Reiter, J. Bai and S. C. Moss: Depth-dependent critical behavior in V 2 H. Physical Review B 79, (2009). DOI: /PhysRevB Deneke, C., J. Schumann, R. Engelhard, J. Thomas, W. Sigle, U. Zschieschang, H. Klauk, A. Chuvilin and O. G. Schmidt: Fabrication of radial superlattices based on different hybrid materials. Physica Status Solidi C 5, 9, (2008), DOI: /pssc Deneke, C., R. Songmuang, N. Y. Jin-Phillipp and O. G. Schmidt: The structure of hybrid radial superlattices. Journal of Physics D: Applied Physics 42, 10, (2009). DOI: / /42/10/ Deuschle, J. K., H. M. Deuschle, S. Enders and E. Arzt: Contact area determination in indentation testing of elastomers. Journal of Materials Research 24, 3 (2009) DOI: /JMR Dinarina, A., C. Pugieux, M. Mora Corral, M. Loose, J. P. Spatz, E. Karsenti and F. Nédélec: Chromatin shapes the mitotic spindle. Cell 138, (2009). DOI: /j. cell Djupmyr, M., S. Soltan, H.-U. Habermeier and J. Albrecht: Temperature-dependent critical currents in superconducting YBa 2 Cu 3 O 7-δ and ferromagnetic La 2/3 Ca 1/3 MnO 3 hybrid structures. Physical Review B 80, (2009). DOI: /PhysRevB Drings, H., U. Brossmann, H. D. Carstanjen, A. Szökefalvi-Nagy, C. Noll and H.-E. Schaefer: Enhanced 95 Zr diffusion in grain boundaries of nano-crystalline ZrO mol% Y 2 O 3. Physica Status Solidi (A) 206, 1, (2009). DOI: /pssa Drzewinski, A., A. Maciolek, A. Barasinski and S. Dietrich: Interplay of complete wetting, critical adsorption, and capillary condensation. Physical Review E 79, (2009). DOI: /PhysRevE Drzewinski, A., A. Maciolek, A. Barasinski and S. Dietrich: Critical wetting transitions in twodimensional systems subject to long-ranged boundary fields. Physical Review E 79, (2009). DOI: /PhysRevE Dunlop, I. E., W. H. Briscoe, S. Titmuss, R. M. J. Jacobs, V. L. Osborne, S. Edmondson, W. T. S. Huck and J. Klein: Direct measurement of normal and shear forces between surfacegrown polyelectrolyte layers. Journal of Physical Chemistry B 113, 12, (2009). DOI: /jp807190z Dunlop, I. E., S. Zorn, G. Richter, V. Srot, M. Kelsch, P. van Aken, M. Skoda, A. Gerlach, J. P. Spatz and F. Schreiber: Titanium-silicon oxide film structures for polarization-modulated infrared reflection absorption spectroscopy. Thin Solid Films 517, (2009). DOI: /j.tsf Edvardsson, M., S. Svedhem, G. Wang, R. Richter, M. Rodahl and B. Kasemo: QCM-D and reflectometry instrument: applications to supported lipid structures and their biomolecular interactions. Analytical Chemistry 81, (2009). DOI: /ac801523w CCC 14

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21 Veröffentlichungen Mlodzianoski, M. J., M. F. Juette, G. L. Beane and J. Bewersdorf: Experimental characterization of 3D localization techniques for particle-tracking and super-resolution microscopy. Optics Express 17, 10, (2009). DOI: /OE Moosavi, A., M. Rauscher and S. Dietrich: Dynamics of nanodroplets on topographically structured substrates. Journal of Physics: Condensed Matter 21, 46, (2009). DOI: / /21/46/ Mühlbauer, S., C. Pfleiderer, P. Böni, E. M. Forgan, E. H. Brandt, A. Wiedenmann and U. Keiderling: Intrinsic bulk vortex dynamics revealed by time resolved small angle neutron scattering. Physica B 404, (2009). DOI: /j.physb Müller, W. E. G., X. Wang, F. Z. Cui, K. P. Jochum, W. Tremel, J. Bill, H. C. Schröder, F. Natalio, U. Schloßmacher and M. Wiens: Sponge spicules as blueprints for the biofabrication of inorganic-organic composites and biomaterials. Applied Microbiology and Biotechnology 83, (2009). DOI: /s Münter, S., B. Sabass, C. Selhuber-Unkel, M. Kudryashev, S. Hegge, U. Engel, J. P. Spatz, K. Matuschewski, U. S. Schwarz and F. Frischknecht: Plasmodium sporozoite motility is modulated by the turnover of discrete adhesion sites. Cell Host & Microbe 6, (2009). DOI: /j.chom Munuera, C. and C. Ocal: Load-free determination of film structure dependent tunneling Decay factors in molecular junctions. Journal of Physical Chemistry C, 113, (2009). DOI: /jp901273t Näfe, H.: Thermodynamics of cementite layer formation. Acta Materialia 57, (2009). DOI: /j.actamat Nebhani, L., P. Gerstel, P. Atanasova, M. Bruns and C. Barner-Kowollik: Efficient and mild modification of Si surfaces via orthogonal hetero Diels-Alder chemistry. Journal of Polymer Science A 47, (2009). DOI: /pola Nelayah, J., L. Gu, W. Sigle, C. T. Koch, I. Pastoriza-Santos, L. M. Liz-Marzán and P. A. van Aken: Direct imaging of surface plasmon resonances on single triangular silver nanoprisms at optical wavelength using low-loss EFTEM imaging. Optics Letters 34, (2009). DOI: /OL Nellen, U., L. Helden and C. Bechinger: Tunability of critical Casimir interactions by boundary conditions. EPL 88, (2009). DOI: / /88/26001 Nielsen, T. K., K. Manickam, M. Hirscher, F. Besenbacher and T. R. Jensen: Confinement of MgH 2 nanoclusters within nanoporous aerogel scaffold materials. American Chemical Society Nano 3, 11, (2009). DOI: /nn901072w Nolle, D., E. Goering, T. Tietze, G. Schütz, A. Figuerola and L. Manna: Structural and magnetic deconvolution of FePt/FeO x -nanoparticles using x-ray magnetic circular dichroism. New Journal of Physics 11, (2009). DOI: / /11/3/ Nolte, P., A. Stierle, O. Balmes, V. Srot, P. A. van Aken, L. P. H. Jeurgens and H. Dosch: Carbon incorporation and deactivation of MgO(001) supported Pd nanoparticles during CO oxidation. Catalysis Today 145, (2009). DOI: /j.cattod

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24 Veröffentlichungen Saracino, M., P. Broekmann, K. Gentz, M. Becker, H. Keller, F. Janetzko, T. Brdow, K. Wandelt and H. Dosch: Surface relaxation phenomena at electrified interfaces: revealing adsorbate, potential, and solvent effects by combined x-ray diffraction, STM, and DFT studies. Physical Review B 79, (2009). DOI: /PhysRevB Schimmele, L. and S. Dietrich: Line tension and the shape of nanodroplets. European Physical Journal E 30, 4, (2009). DOI: /epje/i Schneider, A. S., B. G. Clark, C. P. Frick, P. A. Gruber and E. Arzt: Effect of orientation and loading rate on compression behavior of small-scale Mo pillars. Materials Science and Engineering A 508, (2009). DOI: /j.msea Schneider, A. S., D. Kaufmann, B. G. Clark, C. P. Frick, P. A. Gruber, R. Mönig, O. Kraft and E. Arzt: Correlation between critical temperature and strength of small-sale bcc pillars. Physical Review Letters 103, 10, (2009). DOI: /PhysRevLett Schöder, S., H. Reichert, H. Schröder, M. Mezger, J. S. Okasinski, V. Honkimäki, J. Bilgram and H. Dosch: Radiation-induced premelting of ice at silica interfaces. Physical Review Letters 103, (2009). DOI: /PhysRevLett Schwab, M. G., I. Senkovska, M. Rose, N. Klein, M. Koch, J. Pahnke, G. Jonschker, B. Schmitz, M. Hirscher and S. Kaskel: High surface area polyhipes with hierarchical pore system. Soft Matter 5, (2009). DOI: /b815143a Seeger, A.: Verhakungen, dislocations, solitons, and kinks. International Journal of Materials Research 100, 1, (2009). DOI: / Seib, J., D. Steiauf and M. Fähnle: Local and nonlocal atomic contributions to unit-cell damping in near-adiabatic collinear magnetization dynamics. Physical Review B 79, (2009). DOI: /PhysRevB Seib, J., D. Steiauf and M. Fähnle: Linewidth of ferromagnetic resonance for systems with anisotropic damping. Physical Review B 79, (2009). DOI: / PhysRevB Sheng, J., U. Welzel and E. J. Mittemeijer: Interdiffusion and stress development in Ni-Cu thin film diffusion couples. Zeitschrift für Kristallographie Supplement 30, (2009). DOI /zksu Shi, M., Y. Xu, A. Liu, N. Liu, C. Wang, P. Majewski and F. Aldinger: Synthesis and characterization of Sr- and Mg-doped Lanthanum gallate electrolyte materials prepared via the Pechini method. Materials Chemistry and Physics 114, (2009). DOI: /j. matchemphys Sigle, W.: Analytical transmission electron microscopy. In: MC2009, Vol. 3: Materials Science, Verlag der Technischen Universität Graz, Graz 2009, DOI: / Sigle, W., R. Amin, K. Weichert, P. A. van Aken and J. Maier: Delithiation study of LiFePO 4 crystals using electron energy-loss spectroscopy. Electrochemical and Solid State Letters 12, A151-A154 (2009). DOI: / Sigle, W., J. Nelayah, C. T. Koch, B. Ögüt and P. A. van Aken: Surface plasmon resonance effects in a perforated Ag film studied by energy-filtering In: MC2009. Vol. 1: Instrumentation and Methodology. Verlag der Technischen Universität Graz, Graz, 2009, DOI: /

25 Veröffentlichungen Sigle, W., J. Nelayah, C. T. Koch and P. A. van Aken: Electron energy losses in Ag nanoholes from localized surface plasmon resonances to rings of fire. Optics Letters 34, 14, (2009). DOI: /OL Smith, T. H. R., O. Vasilyev, D. B. Abraham, A. Maciolek and M. Schmidt: Interfaces in confined Ising models: Kawasaki, Glauber and sheared dynamics. Journal of Physics: Condensed Matter 20, 49, (2008). DOI: / /20/49/ Sobiech, M., M. Wohlschlögel, U. Welzel, E. J. Mittemeijer, W. Hügel, A. Seekamp, W. Liu and G. E. Ice: Local, submicron, strain gradients as the cause of Sn whisker growth. Applied Physics Letters 94, (2009). DOI: / Sommer, F., R. N. Singh and E. J. Mittemeijer: Interface thermodynamics of nano-sized crystalline, amorphous and liquid metallic systems. Journal of Alloys and Compounds 467, (2009). DOI: / j.jallcom Srot, V., U. G. K. Wegst, P. A. van Aken, C. T. Koch and U. Salzberger: ELNES studies of abalone shell and geological CaCO 3 polymorphs. In: MC2009. Vol. 3: Materials Science. Verlag der Technischen Universität Graz, Graz 2009, DOI: / Stacklies, W., C. Vega, M. Wilmanns and F. Gräter: Mechanical network in titin immunoglobulin from force distribution analysis. PLoS Computational Biology 5, (2009). DOI: /journal.pcbi Stacklies, W., F. Xia and F. Gräter: Dynamic allostery in the methionine repressor revealed by force distribution analysis. PLoS Computational Biology 5, 11, e (2009). DOI: / journal.pcbi Stegmaier, P. and A. del Campo: Photoactive branched and linear surface architectures for functional and patterned immobilization of proteins and cells onto surfaces: a comparative study. ChemPhysChem 10, 2, (2009). DOI: /cphc Steiauf, D. and M. Fähnle: Elliott-Yafet mechanism and the discussion of femtosecond magnetization dynamics. Physical Review B 79, (R), (2009). DOI: / PhysRevB Stierle, A.: Oxidation of palladium: from single crystal surfaces towards nanoparticles. International Journal of Materials Research 100, (2009). DOI: / Straumal, B., B. Baretzky, A. Mazilkin, S. Protasova, A. Myatiev and P. Straumal: Increase of Mn solubility with decreasing grain size in ZnO. Journal of the European Ceramic Society 29, 10, (2009). DOI: /j.jeurceramsoc Straumal, B. B., A. S. Gornakova, V. G. Sursaeva and V. P. Yashnikov: Second-order facetingroughening of the tilt grain boundary in zinc. International Journal of Materials Research 100, 4, (2009). DOI: / Straumal, B. B., A. A. Mazilkin, S. G. Protasova, S. V. Dobatkin, A. O. Rodin, B. Baretzky, D. Goll and G. Schütz: Fe-C nanograined alloys obtained by high-pressure torsion: Structure and magnetic properties. Materials Science and Engineering A 503, (2009). DOI: /j.msea

26 Veröffentlichungen Straumal, B. B., A. A. Mazilkin, S. G. Protasova, A. A. Myatiev, P. B. Straumal, G. Schütz, P. A. van Aken, E. Goering and B. Baretzky: Magnetization study of nanograined pure and Mndoped ZnO films: formation of a ferromagnetic grain-boundary foam. Physical Review B 79, (2009). DOI: /PhysRevB Straumal, B. B., S. G. Protasova, A. A. Mazilkin, B. Baretzky, D. Goll, D. V. Gunderov and R. Z. Valiev: Effect of severe plastic deformation on the coercivity of Co-Cu alloys. Philosophical Magazine Letters 89, 10, (2009). DOI: / Streicher, P., P. Nassoy, M. Bärmann, A. Dif, V. Marchi-Artzner, F. Brochard-Wyart, J. P. Spatz and P. Bassereau: Integrin reconstituted in GUVs: a biomimetic system to study initial steps of cell spreading. Biochimica et Biophysica Acta 1788, (2009). DOI: /j. bbamem Subkow, S. and M. Fähnle: Possible definition of atom- and bond-resolved contributions to the magnetocrystalline anisotropy energy. Physical Review B 80, (2009). DOI: / PhysRevB Szalai, I. and S. Dietrich: Phase transitions and ordering of confined dipolar fluids. European Physical Journal E 28, 3, (2009). DOI: /epje/i Szalai, I., S. Nagy and S. Dietrich: Nonlinear dielectric effect of dipolar fluids. Journal of Chemical Physics 131, 15, (2009). DOI: / Tavakoli, A. H., P. Gerstel, J. A. Golczewski and J. Bill: Effect of boron on the crystallization of amorphous Si-(B-)C-N polymer-derived ceramics. Journal of Non-Crystalline Solids 355, (2009). DOI: /j.jnoncrysol Tellechea, E., D. Johannsmann, N. F. Steinmetz, R. P. Richter and I. Reviakine: Modelindependent analysis of QCM data on colloidal particle adsorption. Langmuir 25, 9, (2009). DOI: /la803912p Treiber, S., B. Stuhlhofer, H.-U. Habermeier and J. Albrecht: Magnetic properties of cobaltcovered MgB 2 films. Superconducting Science and Technology 22, (2009). DOI: / /22/ Tröndle, M., S. Kondrat, A. Gambassi, L. Harnau and S. Dietrich: Normal and lateral critical Casimir forces between colloids and patterned substrates. EPL 88, (2009). DOI: / /88/40004 Udyansky, A., J. von Pezold, V. N. Bugaev, M. Friák and J. Neugebauer: Interplay between long-range elastic and short-range chemical interactions in Fe-C martensite formation. Physical Review B 79, (2009). DOI: /PhysRevB Uhrig, K., R. Kurre, C. H. J. Schmitz, J. E. Curtis, T. Haraszti, A.-M. Clemen and J. P. Spatz: Optical force sensor array in a microfluidic device based on holographic optical tweezers. Lab on A Chip 9, 5, (2009). DOI: /b817633g Valiente-Banuet, L. E., G. Majer and K. Müller: Proton NMR studies of the NaAlH 4 structure. Journal of Magnetic Resonance 200, (2009). DOI: /j.jmr Vansteenkiste, A., K. W. Chou, M. Weigand, M. Curcic, V. Sackmann, H. Stoll, T. Tyliszczak, G. Woltersdorf, C. H. Back, G. Schütz and B. Van Waeyenberge: X-ray imaging of the dynamic magnetic vortex core deformation. Nature Physics 5, (2009). DOI: / NPHYS

27 Veröffentlichungen Vansteenkiste, A., M. Weigand, M. Curcic, H. Stoll, G. Schütz and B. van Waeyenberge: Chiral symmetry breaking of magnetic vortices by sample roughness. New Journal of Physics 11, (2009). DOI: / /11/6/ Vasilyev, O., A. Gambassi, A. Maciolek and S. Dietrich: Universal scaling functions of critical Casimir forces obtained by Monte Carlo simulations. Physical Review E 79, (2009). DOI: /PhysRevE Verheggen, F. J., Q. Capella, E. G. Schwartzberg, D. Voigt and E. Haubruge: Tomatoaphid-hoverfly: a tritrophic interaction incompatible for pest management. Arthropod-Plant Interactions 3, (2009). DOI: /s Voigt, D., E. Gorb and S. Gorb: Hierarchical organisation of the trap in the protocarnivorous plant Roridula gorgonias (Roridulaceae). The Journal of Experimental Biology 212, 19, (2009). DOI: /jeb Volpe, G., T. Brettschneider, L. Helden and C. Bechinger: Novel perspectives for the application of total internal reflection microscopy. Optics Express 17, 26, (2009). DOI: /OE Voss, S., M. Fonin, L. Burova, M. Burgert, Y. S. Dedkov, A. B. Preobrajenski, E. Goering, U. Groth, A. R. Kaul and U. Ruediger: Investigation of the stability of Mn 12 single molecule magnets. Applied Physics A 94, 3, (2009). DOI: /s Walter, M. E., A. S. Schneider, T. Wübben, G. Richter and E. Arzt: Investigation of the bulge test response of molybdenum thin films at room temperature and at 100 C. Strain 45, (2009). DOI: /j x Walther, A., M. Drechsler, S. Rosenfeldt, L. Harnau, M. Ballauff, L. Harnau, V. Abetz and A. H. E. Müller: Self-assembly of Janus cylinders into hierarchical superstructures. Journal of the American Chemical Society 131, (2009). DOI: /ja808614q Wang, D., V. K. Kodali, W. D. Underwood II, J. E. Jarvholm, T. Okada, S. C. Jones, M. Rumi, Z. Dai, W. P. King, S. R. Marder, J. E. Curtis and E. Riedo: Thermochemical nanolithography of multifunctional nanotemplates for assembling nano-objects. Advanced Functional Materials 19, (2009). DOI: /adfm Wang, J. Y., U. Starke and E. J. Mittemeijer: Evaluation of the depth resolutions of auger electron spectroscopic, X-ray photoelectron spectroscopic and time-of-flight secondary-ion mass spectrometric sputter depth profiling techniques. Thin Solid Films 517, (2009). DOI: DOI: /j.tsf Wang, J. Y., Z. M. Wang, L. P. H. Jeurgens and E. J. Mittemeijer: Mechanisms of aluminiuminduced crystallization and layer exchange upon low-temperature annealing of amorphous Si/ polycrystalline Al bilayers. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9, (2009). DOI: /jnn.2009.NS03 Wang, Z., L. P. H. Jeurgens, J. Y. Wang and E. J. Mittemeijer: Fundamentals of metal-induced crystallization of amorphous semiconductors. Advanced Engineering Materials 11, (2009). DOI: /adem Wang, Z., L. P. H. Jeurgens, J. Y. Wang, F. Phillipp and E. J. Mittemeijer: High-resolution transmission-electron-microscopy study of ultrathin Al-induced crystallization of amorphous Si. Journal of Materials Research 24, 11, (2009). DOI: /JMR

28 Veröffentlichungen Weigand, M., B. van Waeyenberge, A. Vansteenkiste, M. Curcic, V. Sackmann, H. Stoll, T. Tyliszczak, K. Kaznatcheev, D. Bertwistle, G. Woltersdorf, C. H. Back and G. Schütz: Vortex core switching by coherent excitation with single in-plane magnetic field pulses. Physical Review Letters 102, (2009). DOI: /PhysRevLett Weitz, R. T., K. Amsharov, U. Zschieschang, M. Burghard, M. Jansen, M. Kelsch, B. Rhamati, P. A. van Aken, K. Kern and H. Klauk: The importance of grain boundaries for the timedependent mobility degradation in organic thin-film transistors. Chemistry of Materials 21, 20, (2009). DOI: /cm902145x Weller, M. and U. G. K. Wegst: Fe-C Snoek peak in iron and stony meteorites: metallurgical and cosmological aspects. Materials Science and Engineering A , (2009). DOI: /j.msea Welzel, U., A. Kumar and E. J. Mittemeijer: Extremely anisotropic, direction-dependent elastic grain interaction: the case of ultrathin films. Applied Physics Letters 95, (2009). Doi: / Westerström, R., C. J. Weststrate, J. Gustafson, A. Mikkelsen, J. Schnadt, J. N. Andersen, E. Lundgren, N. Seriani, F. Mittedorfer, G. Kresse and A. Stierle: Lack of surface oxide layers and facile bulk oxide formation on Pd(110). Physical Review B 80, (2009). DOI: /PhysRevB Willems, J. B., J. Albrecht, I. L. Landau and J. Hulliger: Superconducting phase formation in random neck syntheses: a study of the Y-Ba-Cu-O system by magneto-optics and magnetometry. Superconducting Science and Technology 22, (2009). DOI: / /22/4/ Wochner, P., C. Gutt, T. Autenrieth, T. Demmer, V. Bugaev, A. Diaz Ortiz, A. Duri, F. Zontone, G. Grübel and H. Dosch: X-ray cross correlation analysis uncovers hidden local symmetries in disordered matter. Proceedings of the National Academy of Sciences 106, 28, (2009). DOI: /pnas Wohlschlögel, M., U. Welzel and E. J. Mittemeijer: Residual stress and strain-free latticeparameter depth profiles in a γ -Fe 4 N 1-x layer on an α-fe substrate measured by X-ray diffraction stress analysis at constant information depth. Journal of Materials Research 24, (2009). DOI: /JMR Xiao, S. B., W. Stacklies, M. Cetinkaya, B. Markert and F. Gräter: Mechanical response of silk crystalline units from force-distribution analysis. Biophysical Journal 96, 10, (2009). DOI: /j.bpj Xu, Y., S. Bolisetty, M. Drechsler, B. Fang, J. Yuan, L. Harnau, M. Ballauff and A. H. E. Müller: Manipulating cylindrical polyelectrolyte brushes on the nanoscale by counterions: collapse transition to helical structures. Soft Matter 5, (2009). DOI: /b812179f Yamashita, Y., S. He, H. Yoshikawa, K. Kobayashi, T. Lohmüller and J. P. Spatz: Electronic structures of naked and molecular encapsulated Au nanoparticles. International Journal of Nanoscience 8, 1&2, (2009). DOI: /S X Yoshidome, T., K. Oda, Y. Harano, R. Roth, Y. Sugita, M. Ikeguchi and M. Kinoshita: Freeenergy function based on an all-atom model for proteins. Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics 77, 4, (2009). DOI: /prot

29 Monographien & Sammelwerke Yu, Y., L. Gu, A. Dhanabalan, C.-H. Chen and C. Wang: Three-dimensional porous amorphous SnO 2 thin films as anodes for Li-ion batteries. Electrochimica Acta 54, 28, (2009). DOI: /j.electacta Yu, Y., L. Gu, C. Wang, A. Dhanabalan, P. A. van Aken and J. Maier: Encapsulation of Sn@ carbon nanoparticles in bamboo-like hollow carbon nanofibers as an anode material in lithiumbased batteries. Angewandte Chemie - International Edition 48, 35, (2009). DOI: /anie Yu, Y., L. Gu, C. Zhu, P. A. van Aken and J. Maier: Tin nanoparticles encapsulated in porous multichannel carbon microtubes: Preparation by single-nozzle electrospinning and application as anode material for high-performance Li-based batteries. Journal of the American Chemical Society 131, (2009). DOI: /ja906261c Zagonel, L. F., E. J. Mittemeijer and F. Alvarez: Microstructure of tool steel after low temperature iron nitriding. Materials Science and Technology 25, (2009). DOI: / X Zettl, U., S. T. Hoffmann, F. Koberling, G. Krausch, J. Enderlein, L. Harnau and M. Ballauff: Self-diffusion and cooperative diffusion in semidilute polymer solutions as measured by fluorescence correlation spectroscopy. Macromolecules 42, (2009). DOI: / ma901404g Zhang, X. N., E. Barrena, D. Goswami, D. G. de Oteyza, C. Weis and H. Dosch: Evidence for a layer-dependent Ehrlich-Schwöbel barrier in organic thin film growth. Physical Review Letters 103, (2009). DOI: /PhysRevLett Zhang, X. N., D. G. de Oteyza, Y. Wakayama and H. Dosch: STM study of di-indenoperylene molecules on Cu(100)surfaces: mobility, stability and epitaxy. Surface Science 603, (2009). DOI: /jsusc Zhang, Z. and T. Wagner: Interfacial microstructure and defect analysis in Cu(In,Ga)Se([sub]2)- based multilayered film by analytical transmission electron microscopy and focused ion beam. Thin Solid Films 517, 15, (2009). DOI: /j.tsf Zilberman, Y., C. Ballestrem, L. Carramusa, R. Mazitschek, S. Khochbin and A. Berhadsky: Regulation of microtubule dynamics by inhibition of the tubulin deacetylase HDAC6. Journal of Cell Science 122, (2009). DOI: /jcs b) Monographien und Beiträge zu Sammelwerken Brandt, E. H.: The vortex lattice in Ginzburg-Landau superconductors. In: Lev Davidovich Landau and his Impact on Contemporary Theoretical Physics, (Eds.) A. Sakaji, I. Licata. Horizons in World Physics, Vol. 264, chapter 7. Nova Science Publishers, Inc., New York 2009, Hirscher, M.: Carbon materials. In: Encyclopedia of Electrochemical Power Sources, (Eds.) C. K. Dyer, J. Garche, P. T. Moseley, Z. Ogumi, D. A. J. Rand, B. Scrosati. Elsevier, Amsterdam [et al.] 2009,

30 Zeitschriften Panella, B. and M. Hirscher: Metal-organic frameworks. In: Encyclopedia of Electrochemical Power Sources, (Eds.) C. K. Dyer, J. Garche, P. T. Moseley, Z. Ogumi, D. A. J. Rand, B. Scrosati. Elsevier, Amsterdam [et al.] 2009, Seeger, A.: Solitons. In: Compendium of Quantum Physics - Concepts, Experiments, History and Philosophy, (Eds.) D. Greenberger, K. Hentschel, F. Weinert. Springer, Berlin, Heidelberg 2009, Voigt, D., H. Peisker and S. Gorb: Visualization of epicuticular grease on the covering wings in the Colorado potato beetle: a scanning probe approach. In: Applied Scanning Probe Methods XIII, (Eds.) B. Bushan, H. Fuchs. NanoScience and Technology. Springer-Verlag GmbH, Heidelberg 2009, 1-16 c) Herausgabe von Zeitschriften Aldinger, F. ist Mitherausgeber der Zeitschrift Ceramics International Aldinger, F. ist Mitglied des Editorial Board des Journal of Ceramic Processing Research (Korea) Aldinger, F. ist Mitglied des Editorial Board (Regional Editor) der Zeitschrift Science of Sintering Dietrich, S., ist Mitglied des Editorial Board der Zeitschrift Molecular Physics Dosch, H. ist Mitglied des Advisory Board der Zeitschrift EPL (Europhysics Letters) Frank, W. ist Mitglied des Board of Editors der Zeitschrift Applied Physics A Frank, W. ist Mitglied des Editorial Advisory Board der Zeitschrift Materials Chemistry and Physics einschließlich der Materials Science Communications Hofmann, S. ist Mitglied des Advisory Editorial Board der Zeitschrift Applied Surface Science Hofmann, S. ist Mitglied des Editorial Board der Zeitschrift CRC Critical Reviews in Solid State and Materials Science Hofmann, S., ist Mitglied des Editorial Board der Zeitschrift Thin Solid Films Hofmann, S. ist Mitglied des Editorial Advisory Board der Zeitschrift Surface and Interface Analysis Hofmann, S. ist Mitglied des Editorial and Advisory Board des Journal of Advanced Science (Japan) Hofmann, S. ist Mitglied des Editorial and Advisory Board des Journal of Surface Science (Japan) Mittemeijer, E. J., B. Scholtes und H. Altena sind Herausgeber der Zeitschrift HTM Journal of Heat Treatment and Materials Mittemeijer, E. J. ist Mitherausgeber der Zeitschrift für Kristallographie Mittemeijer, E. J. ist Mitglied des Editorial Board der Zeitschrift International Materials Review Mittemeijer, E. J. ist Mitglied des Editorial Board des Journal of ASTM International Mittemeijer, E. J. ist Mitglied des Advisory Board der Zeitschrift Materials Science Forum 30

31 Zeitschriften Mittemeijer, E. J. ist Mitglied des Editorial Advisory Board des Journal of Alloys and Compounds Mittemeijer, E. J. ist Mitglied des Editorial Advisory Board des Open Materials Science Journal Mittemeijer, E. J. ist Mitglied des Editorial Board des International Journal of Materials Research Petzow, G. ist Herausgeber der Zeitschrift Praktische Metallographie Practical Metallography Petzow, G. ist Herausgeber der Schriftenreihe Sonderbände der Praktischen Metallographie Rühle, M., G. Petzow und F. O. R. Fischer sind Herausgeber des International Journal of Materials Research Rühle, M. ist Mitglied des Editorial Board des Journal of Ceramic Processing Research (Korea) Rühle, M. ist Mitherausgeber der Annual Reviews of Materials Research Rühle, M. ist Mitglied des Editorial Board der Zeitschrift Materials Science and Engineering A Rühle, M. ist Mitglied des Advisory Editorial Board der Zeitschrift Ultramicroscopy Seeger, A. ist Mitglied des Advisory Board der Zeitschrift Philosophical Magazine Seeger, A. ist Mitglied des Advisory Board der Zeitschrift Philosophical Magazine Letters Seeger, A. ist Mitglied des Editorial Board der Zeitschrift physica status solidi a applications on materials sciences Seeger, A. ist Mitglied des Editorial Board der Zeitschrift physica status solidi b - basic solid state physics Spatz, J. P. ist Co-Editor der Zeitschrift Biointerphases Spatz, J. P. ist Associate Editor der Zeitschrift Nano Letters Spatz, J. P. ist Mitglied des Editorial Board der Zeitschrift Soft Matter 31

32 Erfindungen & Patente Erfindungs- und Patentanmeldungen Bill, J., Burghard, Z. and D. Santhiya: Bio-inspired deposition of TiO 2 -films induced by hydrophobins. MI Jeurgens, L. P. H. and A. Fischer: Thermal evaporation source for high-purity silicon thin-film deposition. MI 4057, EP Koch, C. T.: Software for automated acquisition of rocking beam electron patterns. US Kruss, S., J. Spatz and R. Martin: Nanostrukturierte Polyurethane für biomedizinische Anwendungen. MI 4053, EP Morhard, C., Pacholski, C. and J. P. Spatz: A novel method for spatial resolved enlarging of gold nanoparticels. MI 4140, DE Morhard, C., Pacholski, C. and J. P. Spatz: Fabrication of cone-like structures in fused silica. MI 4154, DE Pacholski, C. und S. Quint: Fabrication of sub-wavelength hole arrays in metallic films. PCT Richter, G.: Einkristalline, freistehende metallische Nanoröhrchen. MI 4059, EP Schütz, G., Grévent, C., Mayer, M. and B. Baretzky: A method of manufacturing Fresnel zone plates. MI 4139, DE (MI: Max-Planck-Innovation GmbH DE: Deutsch EP: Europäisch PCT: International) 32

33 Abgeschlossene Arbeiten Abgeschlossene Arbeiten a) Habilitation Roth, R.: From colloids to biophysics: applications of classical density functional theory. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 b) Dissertationen Amaladass, E. P.: Magnetism of amorphous and highly anisotropic multilayer systems on flat substrates and nanospheres. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Aydin, D.: Fabrication and application of microstructured protein-nanoarrays. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Becker, M.: In-situ Röntgenbeugungsuntersuchungen zur Stabilität zweidimensionaler Legierungsfilme. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Biela, S.: Stimulation of vascular cells by external signals - a biophysical analysis. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Breitling, A.: Magnetische L1 0 -FePt Nanostrukturen für höchste Datenspeicherdichten. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Brück, S.: Magnetic resonant reflectometry on exchange bias systems. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Djupmyr, M.: The role of temperature for the critical current density in high-temperature superconductors and heterostructures. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Goldyn, A.: Stretch-induced cell responses and the cytoskeleton. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Hirschfeld-Warneken, V. C.: Induction of cell polarization and directed migration by nanoscale gradients of adhesive ligands. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Kaiser, P.: Fabrication and characterization of extracellular matrix nanofibrils. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Kostoglou, C.: Theorie der elektronischen Zustände in oxidischen magnetischen Materialien. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Krauss, T. N.: Direct self-assembly of organic semiconductors in different dimensionalities. Universität Stuttgart, Stuttgart, 2009 Lindner, A.: Kraftsensoren im Nanonewton-Bereich: Biofunktionalisierte Mikrosäulen aus Poly-Ethylenglykol zur Untersuchung fusionierender Mitosespindeln. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Louban, I.: Mimicking the cellular environment: effects of elastic nanopatterned substrates on integrin-mediated cellular interactions. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Nolte, P.: In situ oxidation study of supported Rh and Pd nanoparticles. Universität Stuttgart, Stuttgart

34 Abgeschlossene Arbeiten Panda, E.: The initial oxidation of Al-Mg alloys. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Ranzinger, J.: Einfluß einer kontrollierten Vereinzelung von Tumornekrosefaktor (TNF)- Molekülen auf die TNF-Rezeptor vermittelte Signalinduzierung. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Schröder, H.: Molecular ordering of ionic liquids at a sapphire hard wall. A high energy x-ray reflectivity study. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Schulz, S.: Application of micropillar interfaces: a study on human periodontal cells and actin biomimetic systems. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Schwieder, M.: Hierarchical nanopatterns for cell adhesion studies. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Uhrig, K.: Investigation of molecular interactions in cytoskeletal systems with holographic optical tweezers. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 c) Master (*)- und Diplomarbeiten Apel, D.: Mikrostrukturelle Entwicklung stark verformter Metalle. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Arnold, B.: Geometric packing in two-dimensional systems with competing length-scales. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Baldus, I.: Nanoscale mechanism of snow crystal growth from molecular dynamics simulations. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Beck, P.: Ab-initio Elektronentheorie zur Dzyaloshinskii-Moriya-Wechselwirkung in verzerrten Systemen. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Bissinger, M.: Cellular and genetical characterization of different aged fibroblasts on diverse, partly microstructured surfaces. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Deeg, J.: Cell adhesion on micro-nanostructured surfaces. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Demmer, T.: Modelling of the short and medium range order in glasses. Universität Stuttgart, Stuttgart, Germany 2009 Günther, F.: Stäbchensuspensionen in Kontakt mit geometrisch strukturierten Substraten. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Hähnel, D.: Bose-Theorie der Dämpfung der Bewegung einer magnetischen Domänenwand. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Heidkamp, J.: DIP growth on substrates relevant for organic solar cells. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Hofacker, L.: Whiskerwachstum auf strukturierten Oberflächen. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Hofmann, T.: Membrangebundene Aktinnetzwerke in Riesenvesikeln als biomimetisches Modell der Aktin-Cortex. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Horntasch, B.: Charakterisierung nitrierter Schichten von Fe-Ti-Cr Legierungen. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Illg, C.: Ab-initio Elliott-Yafet modeling of ultrafast demagnetization after laser irradiation. Universität Stuttgart, Stuttgart

35 Abgeschlossene Arbeiten Kümmel, J.: Die Stabilität der Mikrostruktur von gesputterten nanokristallinen Ni-W-Schichten. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Lechner, S.: Darstellung und Charakterisierung bimetallischer Nanopartikel auf der Grundlage mizellarer Blockcopolymernanolithographie. Universität Heidelberg, Heidelberg 2009 Lienert, F.: Nitrieren von Nickel. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Lienerth, P.: Electrical characterization of organic semiconducting thin films. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Mohry, T. F.: Critical Casimir forces. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Nolle, D.: Röntgenzirkulardichroische Untersuchungen XMCD an FePt und Ferrit Nanopartikeln. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Regniet, D.: Microstructural and residual stress development in thin films. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Rheingans, B.: Kinetics of cobalt precipitation in copper cobalt alloys. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Rühle, B.: Functionalized PEG pillar arrays acting as force sensors for the investigation of mitotic spindles. Universität Heidelberg, Heidelberg 2008 Schamel, M.: Mechanical properties and composite formation of metallic whisker. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Schmidt, M.: In-situ - Untersuchungen zu Interdiffusion und Magnetismus in magnetischen Multilayern. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Schwenk, C. S.: Herstellung und Charakterisierung epitaktischer Silberschichten. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Selg, H.: Mikrostruktur stark plastisch verformter Metalle. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Singer, P.: Initial oxidation of Ni 3 Al. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Stein, J.: Solubillity of nitrogen in ferrite. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Su, Y.: Adhesion, viability and differentiation of human mesenchymal stem cells on nanostructured and biofunctionalized PEG hydrogels. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Teufel, J.: Investigations of microstructure, phase formation and residual stress evolution in electrodeposited Sn and SnPb layers. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Treiber, S.: Magnetooptische Untersuchungen an Ferromagnet- und Supraleiter-Nanosystemen und deren Hybriden. Universität Stuttgart, Stuttgart 2009 Zafar, K.: Element specific investigation of the magnetization profile at the CrO 2 /RuO 2 interface. Universität Stuttgart, Stuttgart (2009) * 35

36 Doktoranden Doktoranden a) Inland (Stand: ) 1 Rico Bauer, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Wolfgang Baumann, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Ferdinand Belz, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie Thomas Bohlein, Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Experimentalphysik V Lars Bommer, Universität des Saarlandes, Saarbrücken, Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät II, Physik und Mechatronik Thomas Bublat, Universität Stuttgart, 4. Physikalisches Institut Timo Burek, Universität Hohenheim, Stuttgart, Institut für Zoologie Janosch Deeg, Albert Ludwigs Universität Freiburg / Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie / Max-Planck-Institut für Metallforschung Martin Deibler, Universität Konstanz, Bioimaging Center / Universität Konstanz, Center for Applied Photonics Frank Dietermann, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max-Planck-Institut für Metallforschung Fabian Dörfler, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max- Planck-Institut für Metallforschung Claus Ellinger, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max- Planck-Institut für Metallforschung Fania Geiger, Universität Stuttgart, Biologisches Institut Christian Gojak, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie / Max- Planck-Institut für Metallforschung Sabine Haag, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Valentin Hagel, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Physikalisches Institut / Max-Planck- Institut für Metallforschung Eric Aime Jägle, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Patrick Jüllig, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Matthias Kammerer, Universität Ulm, Institut für Theoretische Physik / Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching Navid Khorshidi, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max- Planck-Institut für Metallforschung Katharina Klein, Technische Universität Kaiserslautern, Biophysik und medizinische Physik 1 Wissenschaftliche Institution, an der zuvor die Diplom- oder Masterarbeit erstellt wurde. 36

37 Doktoranden Christian Kreidler, Universität Konstanz, Fachbereich Physik Sebastian Lechner, Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie / Max-Planck-Institut für Metallforschung Sebastian Macke, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max-Planck-Institut für Metallforschung Lisa Maus, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Organische Chemie Felix Maye, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max- Planck-Institut für Metallforschung Marcel Mayer, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Thomas Mohry, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max- Planck-Institut für Metallforschung Christoph Morhard, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Physikalisches Institut Tabea Mundinger, Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg / Ruprecht- Karls-Universität Heidelberg, Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie Christine Anna Muth, Universität zu Köln, Köln, Fachbereich Biologie / Universitätsklinikum Köln, Innere Medizin I. Labor für molekulare Tumorbiologie und Tumorimmunologie Daniela Nolle, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max- Planck-Institut für Metallforschung Matthias Noske, Universität Ulm, Abteilung Festkörperphysik Max Nülle, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max- Planck-Institut für Metallforschung Nadine Perschmann, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie Nicole Plath, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität, Bonn, Kekulé-Institut für organische Chemie und Biochemie Theresa Pohl, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie / Max-Planck- Institut für Metallforschung Sabri Rahmouni, Universität Stuttgart, 2. Physikalisches Institut Bastian Rheingans, Universität Stuttgart, Institut für Materialwissenschaft / Max-Planck- Institut für Metall forschung Claudio Gavino Rolli, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie / Max- Planck-Institut für Metallforschung Maurice Ulrich Schlichtenmayer, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Helmholtz- Institut für Strahlen- und Kernphysik Mathias Schmidt, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max-Planck-Institut für Metallforschung Ann-Kathrin Schmieder, Universität zu Köln, Köln, Institut für Organische Chemie. Barbara Schmitz, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik / Max-Planck-Institut für Metallforschung René Schneider, Albert-Ludwigs Unversität, Freiburg i. Br., Institut für Physikalische Chemie Tobias Schön, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie / Max-Planck- Institut für Metallforschung Jonas Seib, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max- Planck-Institut für Metallforschung 37

38 Doktoranden Irina Slizskaia-Boxerman, Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg, Fakultät für Chemie und Geowissenschaften Matthias Sobiech, Universität Stuttgart, Institut für Mineralogie und Kristallchemie / Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Stuttgart Martin Streichfuss, Universität Stuttgart, 5. Physikalisches Institut Sergej Subkow, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max- Planck-Institut für Metallforschung Julia Sonja Teufel, Universität Stuttgart, Institut für Materialwissenschaft / Max-Planck-Institut für Metall forschung Thomas Tietze, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max- Planck-Institut für Metallforschung Sebastian Treiber, Universität Stuttgart, 2. Physikalisches Institut / Max-Planck-Institut für Metallforschung Matthias Tröndle, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max- Planck-Institut für Metallforschung Simon Ullrich, Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg, Biophysikalische Chemie / Max- Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart Nadine Walter, Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg, Biophysikalische Chemie Markus Weigand, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Physikalisches Institut, Experimentelle Physik II Ellen Wohlfart, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Thomas Wöhrle, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Patricia Wolny, Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg, Biophysikalische Chemie / Max- Planck-Institut für Metallforschung Jasmin Zahn, Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich, Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik b) Ausland (Stand: ) Laura Almenar Egea, Universitat de València, València, Spain Borja Rioja Aragües, Universitat de Barcelona, Faculty of Biology, Barcelona, Spain Seetharamaiah Attili, KTH-Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden / Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich, Schweiz Georgijs Bakradze, Riga Technical University, Latvia Hilton Barbosa de Aguiar, Universidade de São Paulo, São Carlos Physics Institutes, Brazil Mostafa Biglari, Leiden Institute of Chemistry, Universiteit Leiden, Leiden, Netherlands / Corus B.V., Ijmuiden, Netherlands Merve Cinar, Middle East Technical University, Ankara, Turkey Michael Curcic, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max- Planck-Institut für Metallforschung 38

39 Doktoranden Mercedes Dragovits, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie Zeynep Eker, Middle East Technical University, Ankara, Turkey Katarzyna Maria Gadomska, AGH University of Science and Technology, Cracow, Poland Jan Guzowski, Institute of Theoretical Physics, Warswa University, Warsaw, Poland Carlos Hung Low, Technische Universität Dresden, Biotechnology Center (BIOTEC) Kyung Sub Jung, Hanyang University, Div. of Materials Science & Engineering, Seoul, South Korea Melih Kalafat, Universität Stuttgart, Institut für Strahlenphysik Margret Koker, University of Illinois, Urbana-Champaign, USA Ivana Krkljus, University of Belgrade, Faculty for Physical Chemistry, Chair for Dynamics and Matter Structure, Serbia Zongqing Ma, Tianjin University, Tianjin, P.R. China Jovana Matic, University of Belgrade, Faculty of Chemistry, Serbia Sai Ramudu Meka, Indian Institute of Technology, Kanpur, India Burcu Ögüt, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Kiel, Institut für Metallkunde Burak Özdöl, Christian-Albrecht Universität zu Kiel, Kiel, Institut für Metallkunde Lindarti Purwaningsih, Bandung Institute of Technology, Bandung, Indonesia Gayatri Koyar Rane, Goa University, Department of Chemistry, Goa, India Jianfeng Sheng, Tsinghua University, Beijing, P.R. China Amir Hossein Tavakoli, Sharif University of Technology, Tehran, Iran Senbo Xiao, Dept. of Biophysics, Physics School of Nankai University, Tianjin, P.R. China 39

40 Gastwissenschaftler Gastwissenschaftler Dr. Petia Pavlinova Atanasova, Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Mainz, Deutschland Dr. Iryna Babych, B. Verkin Institute for Low Temperature Physics & Engineering. National Ukrainian Academy of Sciences, Kharkov, Ukraine Dr. Nelson Rei Bernardino, Imperial College London, London, UK Dr. Ranu Bhatt, UGC-DAE Consortium for Scientific Research, Indore, India Prof. Dr. Snezana Boskovic, Institute of Nuclear Science Vinca, Materials Laboratory, Belgrade, Serbia Dr. Achim Breitling, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Dr. Letizia Carramusa, Weizmann Institute of Science, Department of Molecular Cell Biology, Rehovot, Israel Dr. Jian Chen, Xiamen University, Xiamen, P.R. China Dr. Melissa Delheusy, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Dr. Alejandro Diaz-Ortiz, Texas Materials Institute, University of Texas at Austin, Austin, USA Dr. Scott Andrew Edwards, Department of Theoretical Physics, Oxford University, UK Zeynep Eker, Middle East Technical University, Ankara, Turkey Dr. Blythe Gore Clark, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL, USA Dr. Corinne Grévent, GSB-Wahl GmbH, Aichwald, Deutschland Dr. Lin Gu, Arizona State University, Center for Solid State Sciences, Tempe, AZ, USA Dr. Neng Yun Jin-Phillipp, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Dr. Christos Kostoglou, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Dr. Sergey Kozhevnikov, Frank Laboratory of Neutron Physics (JINR), Dubna, Russia Dr. Dmitry A. Kukuruznyak, National Institute for Materials Science, Advanced Electronic Materials Centre, Tsukuba, Japan Dr. Yujie Li, Universität Ulm, Institut für Halbleiterphysik, Ulm, Deutschland Dr. Kandavel Manickam, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Dr. Beri Nsoyani Mbenkum, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Kristen Lynn Mills, Ph.D./Univ. of Michigan, Nann Arbor, MI, USA Prof. Dr. Grygoriy Mykytyk. B. Verkin Institute for Low Temperature Physics & Engineering. National Ukrainian Academy of Sciences, Kharkov, Ukraine Dr. Carmen Munuera, Ministerio de Ciencia e Innovación, Madrid, Spain Dr. Jaysen Janama Nelaya, Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris-Sud 11, France Dr. Lalinda Palliyaguru, Temple University, Philadelphia, PA, USA Dr. Francesco Parisen Toldin, Università di Pisa / Scuola Normale Superiore di Pisa, Pisa, Italy Dr. Julia Ranzinger, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland 40

41 Gastwissenschaftler Dr. Jean-Sebastien Samson, Ruhr-Universität Bochum, Physikalische Chemie II, Deutschland Dr. Tamar Shahal, University of Cambridge, St. John`s College, Institute of Biotechnology, Cambridge, UK Dr. Matthew Strader, University of California, Berkeley, Berkeley, CA, USA Dr. Oleg Vasilev, Landau Institute for Theoretical Physics, Chernogolovka, Russian Federation Dr. Giovanni Volpe, Institut de Ciències Fotòniques, Castelldefels (Barcelona), Spain Dr. Quang Vu Van, Institute of Mathematics and Physics (IMAP), Aberystwyth University, UK Dr. Fei Xia, Xiamen University, Xiamen, P.R. China 41

42 Ehrungen Sonstige Mitteilungen a) Ehrungen Prof. Dr. M. Fähnle wurde am Tag der Mathematik und Physik, 24. Juli 2009, der Vorlesungspreis der Fakultät Physik für die beste Kursvorlesung im Wintersemester 2008/2009 verliehen. Dr. H. Hansen-Goos wurde die Otto-Hahn-Medaille 2008 der Max-Planck-Gesellschaft verliehen. Dr. H. Hansen-Goos erhielt den Preis der Freunde der Universität Stuttgart für besondere wissen schaftliche Leistungen. R. Hoeschen erhielt den Technikpreis 2009 der Deutschen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie e.v. Dr. L. P. H. Jeurgens erhielt den Masing-Gedächtnispreis 2008 der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e.v. (DGM). K S. Jung gewann den Young Scientist Award der European Materials Research Society. Dr. C. Koch erhielt den Günter Petzow Preis 2009 des Max-Planck-Institutes für Metallforschung. Dr. T. Lohmüller gewann den KlarText! Klaus Tschira Preis 2009 für verständliche Wissenschaft. Dr. M. Mezger wurde die Otto-Hahn-Medaille 2008 der Max-Planck-Gesellschaft verliehen. Dr. R. Richter erhielt den Ramon y Cajal Förderpreis des spanischen Ministeriums für Wissenschaft und Innovation. Dr. S. Roke erhielt ein ERC Grant des European Research Councils. Prof. Dr. M. Rühle wurde zum Ehrenmitglied des Japan Institute of Metals (JIM) ernannt. Prof. Dr. M. Rühle wurde zum Fellow der European Academy of Sciences ernannt. M. Schamel gewann auf der Euromat Konferenz 2009 einen Posterpreis. Dr. V. Vonk erhielt beim ESRF User Meeting im Februar 2009 den Preis für das beste Poster. b) Berufungen und Ernennungen Dr. A. Clemen übernahm eine FH-Professur an der Hochschule Mannheim. Prof. Dr. H. Dosch hat einen Ruf als Vorsitzender des Direktoriums des DESY, Hamburg angenommen und ist dort seit Forschungsdirektor. Prof. Dr. H. Dosch wurde zum Advisory Editor der Zeitschrift Europhysics Letters ernannt. Dr. I. Dunlop hat einen Ruf als Dozent an das Imperial College, London, UK, erhalten und angenommen. 42

43 Veranstaltungen Dr. F. Gräter übernahm die Leitung einer neuen Forschungsgruppe Molecular Biomechanics am Heidelberger Forschungsinstitut EML Research. Prof. Dr. E. J. Mittemeijer wurde zum Mitglied des Wissenschaftlichen Komitees der 8th European Conference on Residual Stress (ECRS 8) ernannt, die vom 26. bis 28. Juni 2010 in Riva del Garda, Italien, stattfindet. Prof. Dr. M. Rühle wurde zum Co-Vorsitzenden des Sino-German Joint Symposium on Advanced Materials and Technology, Shenyang, China ernannt. Das Symposium fand am 18. und 19. Mai 2009 statt. Prof. Dr. J. Spatz wurde zum Mitglied der Heidelberger Akademie der Wissenschaften gewählt. Dr. A. Stierle hat einen Ruf auf eine W2 Professur für experimentelle Festkörperphysik an die Universität Siegen erhalten und angenommen. Dr. Bartel van Waeyenberge übernahm eine Professur an der Universität Gent, Belgien. c) Wissenschaftliche Veranstaltungen Dr. H. Reichert organisierte das 10. Warren Symposium, das vom 21. bis 24. Januar 2009 auf Schloss Ringberg, Rottach-Egern, stattfand. Prof. S. Dietrich und Dr. M. Rauscher organisierten gemeinsam den Workshop Soft Matter at Interfaces 2009, der vom 09. März bis 11. März 2009 auf Schloss Ringberg, Rottach-Egern, stattfand. Dr. A. Stierle u.a. organisierten gemeinsam das Symposium Chemical Reactions on Nanomaterials: Progress from in-situ Experimental Studies and Theoretical Investigations (SYCR), welches am 18. März 2009 auf der Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) in Dresden stattfand. Prof. Dr. B. Keimer vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung und Prof. Dr. E. J. Mittemeijer organisierten in Zusammenarbeit mit dem Massachusetts Institute of Technology (MIT), USA, die IMPRS Winter School Nanoscale Materials: Structure-Property-Relations. Sie fand vom 23. bis 25. März 2009 in Stuttgart statt. Dr. B. Straumal war Member of the Scientific Board der 6th International Conference on High Temperature Capillarity (HTC6), die vom 06. bis 09. Mai 2009 in Athen, Griechenland, stattfand. Das Max-Planck-Institut für Metallforschung veranstaltete am 8. Juni 2009 die Max Planck Lecture Prof. Dr. Yves Bréchet vom SIMAP, Grenoble Institute of Technology sprach über Architectured Materials and Multifunctional Design: Foams, Wools and Interlocked Materials. Das Max-Planck-Institut für Metallforschung und das Max-Planck-Institut für Festkörperforschung veranstalteten das gemeinsame Symposium Recent Developments in Materials Science, das am 22. Juni 2009 in Stuttgart stattfand. Dr. B. Straumal war Mitglied des Wissenschaftlichen Komitees der 5. Internationalen Konferenz Diffusion in Solids and Liquids (DSL-2009), die vom 24. bis 26. Juni 2009 in Rom, Italien stattfand. Das Max-Planck-Institut für Metallforschung, sowie das Institut für Theoretische und Angewandte Physik und das Institut für Materialwissenschaft der Universität Stuttgart veranstalteten gemeinsam am 17. Juli 2009 das 8. Paul-Peter Ewald Kolloquium. In diesem Rahmen wurde der Günter Petzow Preis 2009 verliehen. 43

44 Veranstaltungen Das Stuttgarter Zentrum für Elektronenmikroskopie (StEM) organisierte und veranstaltete den internationalen Workshop Current Topics in Transmission Electron Microscopy: Plasmonics and Strain Mapping, welcher vom 22. bis 24. Juli 2009 auf Schloss Ringberg, Rottach-Egern stattfand. Dr. A. Díaz Ortiz et al. organisierten das Symposium Theory and Computer Simulations of Materials, welches auf dem 18th International Materials Research Congress (16. bis 21. August 2009) in Cancun, Mexico, stattfand. Prof. Dr. E. J. Mittemeijer war Mitglied des Wissenschaftlichen Komitees des Symposium on Phase Transformations in Metallic Systems (ICAM 2009) der Materials Research Society, welches in Rio de Janeiro, Brasilien, stattfand (20. bis 25. September 2009). Dr. G. Richter organisierte den gemeinsamen Workshop des Max-Planck-Institutes für Metallforschung und des National Institute for Materials Science, Japan (NIMS-MANA), der am 02. und 03. November 2009 am Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart stattfand. Prof. Dr. E. J. Mittemeijer und Dr. U. Welzel veranstalteten gemeinsam den AWT-Workshop on Residual Stresses, der am 10. und 11. November 2009 am Max-Planck-Institut für Metallforschung stattfand. d) Weitere Veranstaltungen Anlässlich der Kuratoriumssitzung des Max-Planck-Institutes für Metallforschung am 19. November 2009 wurden zwei öffentliche Vorträge gehalten. Dr. Gunther Richter sprach über die Genese von Haarkristallen, Dr. Ralf Kemkemer zum Thema Wie Kräfte lebende Zellen formen. Anlässlich des bundesweiten Girls Day Mädchen-Zukunftstag am 23. April 2009 bot das Max-Planck-Institut für Metallforschung gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut für Festkörperforschung wiederum fünfzig Mädchen Einblicke in verschiedene Berufe in der Forschung. Das Max-Planck-Institut für Metallforschung veranstaltete am 26. Juni 2009 seinen vierten International Day. 44

45 Jahrbuch der MPG (2009/2010) Bechinger, Clemens et al. Kritische Casimirkraft Tätigkeitsbericht 2009/2010 Festkörperforschung/Materialwissenschaften Kritische Casimirkraft Bechinger, Clemens; Dietrich, Siegfried Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart Selbständige Forschungsgruppe Weiche Materie Korrespondierender Autor Zusammenfassung Werden Flüssigkeitsmischungen nahe ihres kritischen Punktes lateral eingeschränkt, führt dies zu kritischen Casimirkräften auf deren Berandungen. Hervorgerufen werden solche Kräfte durch lokale Konzentrationsschwankungen, deren Ausdehnungen in der Nähe des kritischen Punktes divergieren und somit zu einer langreichweitigen Wechselwirkung führen. Kritische Casimirkräfte reagieren einerseits äußerst emp ndlich auf kleinste Temperaturänderungen, andererseits lässt sich sogar das Vorzeichen dieser Wechselwirkung durch Veränderungen in den Ober ächeneigenschaften der Berandungen variieren. Abstract The geometrical con nement of liquid mixtures close to their critical point gives rise to so-called critical Casimir forces. They are due to local uctuations in the concentration of the mixture, which diverge close to the critical point and thus lead to long-ranged effective interactions. Critical Casimir forces are characterized by a strong temperature dependence but also by a high sensitivity for the corresponding surface properties of the con ning walls. This allows one not only to vary the amplitude but even to reverse the sign of critical Casimir forces. Im Jahr 1948 machte der niederländische Physiker Hendrik Casimir eine zunächst erstaunliche Entdeckung: Laut seinen theoretischen Vorhersagen sollten sich zwei im Abstand L parallele, elektrisch neutrale Metallplatten im Vakuum und am absoluten Nullpunkt gegenseitig anziehen [1]. Ursache für die mittlerweile nach ihrem Entdecker benannte Casimirkraft ist das Heisenberg sche Unschärfeprinzip. Dieses besagt, dass selbst am absoluten Temperaturnullpunkt, an dem jede thermische Bewegung eingefroren ist, quantenmechanische Fluktuationen auftreten. Im Bereich zwischen den Metallplatten macht sich dies durch spontane zeitliche Schwankungen des elektromagnetischen Feldes bemerkbar, welches zwischen den Platten hin und her re ektiert wird. Ähnlich wie bei einer schwingenden Saite, können sich dann nur solche Feldschwankungen ausbilden, die an beiden Ober ächen einen Knoten besitzen. Im Außenraum existieren dagegen keinerlei Beschränkungen hinsichtlich der Fluktuationsmoden. Die Differenz der Modenzahl des Feldes zwischen Innen- und Außenraum führt schließlich zur Casimirkraft, die neben der Fläche A der Platten nur von fundamentalen Größen wie dem Planck schen Wirkungsquantum und der Lichtgeschwindigkeit c abhängig ist: 2009/2010 Max-Planck-Gesellschaft 45

46 Jahrbuch der MPG (2009/2010) Tätigkeitsbericht 2009/2010 Bechinger, Clemens et al. Kritische Casimirkraft Vom Vakuum zu Flüssigkeiten Obwohl der Casimireffekt, der mittlerweile von mehreren Gruppen experimentell bestätigt wurde, von rein quantenmechanischer Natur ist, existiert ein hierzu klassisches Pendant. Fisher und de Gennes wiesen darauf hin, dass Konzentrationsschwankungen in einer geometrisch eingeschränkten Flüssigkeitsmischung eine ganz ähnliche Wirkung wie die quantenmechanischen Fluktuationen des Vakuums besitzen [2]. Demnach sollte auf zwei zueinander parallele Ober ächen, die in eine Flüssigkeitsmischung eingetaucht sind, ebenfalls eine attraktive Kraft wirken. Da die Konzentrations uktuationen in der Nähe des kritischen Punktes, bei dem eine makroskopische Phasenseparation der Mischung auftritt, besonders stark und langreichweitig sind, sollte dort die Anziehung der Ober ächen besonders groß sein. Bereits vor einigen Jahren wurden erste Hinweise für die Existenz solcher kritischer Casimirkräfte in dünnen Filmen aus 4 He gefunden [4]. In diesen Experimenten wurde zunächst ein dünner Film von 4 He auf eine Kupferober äche adsorbiert. Wird die Temperatur in die Nähe der kritischen Temperatur abgekühlt, an der ein Übergang von der normal uiden in die super uide Phase auftritt, so führt die auf die Ober äche des Filmes einwirkende kritische Casimirkraft zu einer messbaren Verringerung dessen Dicke. Attraktive und repulsive kritische Casimirkräfte Theoretisch werden sowohl attraktive als auch repulsive kritische Casimirkräfte vorhergesagt. Das Vorzeichen der Kraft hängt davon ab, ob die beiden Ober ächen, an denen die Kräfte angreifen, die gleiche Flüssigkeitskomponente (z.b. Wasser) bevorzugen oder nicht [3]. Diese Präferenz lässt sich als symmetrische oder asymmetrische Randbedingungen in Rechnung stellen und legt die Konzentration der Mischung in unmittelbarer Nähe der Platten fest. Die Stärke und die Reichweite der kritischen Casimirkraft nehmen kontinuierlich zu, je weiter man sich der kritischen Temperatur T C nähert. Dies ist unmittelbar einsichtig, da bei Annäherung an T C die Korrelationslänge der Fluktuationen divergiert und damit zunehmend mehr Konzentrationsmoden zwischen den Ober ächen unterdrückt werden. Universelle Skalenfunktionen Mit Methoden der Renormierungsgruppentheorie kritischer Phänomene ergibt sich, dass bei kritischer Konzentration die kritische Casimirkraft F C, zwischen zwei planparallelen Platten folgende Skalenform annimmt: F C, = k B TA L 3 θ ( L /ξ), wobei ξ = ξ 0 (1- T/ T c ) v die Korrelationslänge im unbeschränkten Volumen ist. Die Amplitude ξ 0 ist eine mikroskopische Längenskala. Der Exponent ν und die Skalenfunktion θ sind universelle Größen und werden bestimmt durch die Raumdimension (d = 3) und die innere Symmetrie des Ordnungsparameters. Für klassische binäre Flüssigkeiten ist dies die Ising Universalitätsklasse mit ν = 0,63. Die Skalenfunktion θ hängt zusätzlich noch von den Randbedingungen für den Ordnungsparamter an den beiden Wänden ab. Für die hier betrachteten Flüssigkeiten ist θ negativ (positiv) bei gleicher (ungleicher) Präferenz der Wände für die beiden Spezien der binären Mischung. Für große Skalenargumente fällt die Skalenfunktion auf Null ab: θ (x ) = 0. Mit verschiedenen Methoden der Statistischen Physik ist es gelungen, die Skalenfunktionen für beide Randbedingungen zuverlässig zu berechnen [10]. Das kritische Casimirpotential Φ C einer Kugel mit Radius R im Abstand z < R von einer Wand (siehe Abb. 1) nimmt die Skalenform Φ C = k B T R z 1 θ (z/ ξ) an, wobei sich die universelle Skalenfunktion θ durch ein geeignetes Integral über θ ausdrücken lässt. Die durchgezogenen Linien in Abbildung 2 sind auf diese Weise parameterfrei bestimmt worden. Das Potential Φ C tritt additiv zu den Potentialbeiträgen hinzu, die durch andere effektive Kräfte verursacht werden (Elektrostatik, Gravitation, äußere Kräfte, etc.). Auf diese Weise entsteht ein effektives Gesamtpotential Φ /2010 Max-Planck-Gesellschaft 46

47 Jahrbuch der MPG (2009/2010) Bechinger, Clemens et al. Kritische Casimirkraft Tätigkeitsbericht 2009/2010 Messung ultrakleiner Kräfte Um kritische Casimirkräfte direkt zu bestimmen, wird ein emp ndliches Verfahren benötigt, welches die Messung von sehr kleinen Kräften in Flüssigkeiten ermöglicht. Eine elegante, weil berührungsfreie Methode ist die evaneszente Lichtstreuung (total internal re ection microscopy, TIRM) wie sie in Abbildung 1 schematisch dargestellt ist [6]. Durch Re ektion eines Laserstrahls knapp oberhalb des kritischen Winkels wird an der Ober äche eines Glasprismas ein evaneszentes Lichtfeld erzeugt. Dessen Intensität I EV fällt senkrecht zur Wand exponenziell ab. Be ndet sich ein kolloidales Teilchen innerhalb der Abklinglänge des abklingenden Felds, so emittiert es Streulicht, aus dessen Intensität I EV der Teilchenabstand z vor der Wand berechnet werden kann. Da sich das Kolloid in einer Flüssigkeit be ndet, vollführt es vor der Wand eine Brown sche Bewegung, in deren Verlauf z permanent schwankt. Aus der Häu gkeit des Partikel-Wand-Abstands P(z) lässt sich das Wechselwirkungspotential zwischen Kugel und Wand als Funktion von z bestimmen. Abb. 1: Schematischer Aufbau eines TIRM-Experiments. Ein einfallender Laserstrahl wird an einer Grenz- äche totalre ektiert und erzeugt dabei auf der anderen Seite der Grenz äche ein evaneszentes Lichtfeld der Intensität I EV, welches an einem Kolloidteilchen gestreut wird. Aus der gemessenen Streuintensität lässt sich die Abstandsverteilung und damit die Wechselwirkung zwischen Teilchen und Ober äche mit einer Au ösung von einigen femto-newton ermitteln. Urheber: 2. Physikalisches Institut, Universität Stuttgart Als Flüssigkeit wurde eine Mischung aus ca. 70% Wasser und 30% Lutidin gewählt. Das System liegt unterhalb seines kritischen Punkts bei ca. 34 C als homogene, klare Lösung vor. Oberhalb dieser Temperatur ndet dagegen eine Entmischung in eine wasserreiche und eine lutidinreiche Phase statt. Dabei erfolgt dieser Übergang nicht schlagartig sondern kündigt sich unterhalb des kritischen Punktes, d.h. in der homogenen Mischung, dadurch an, dass dort starke lokale Konzentrations uktuationen auftreten. Abbildung 2 zeigt die experimentell beobachtete temperaturabhängige kritische Casimirwechselwirkung eines Kolloidteilchens vor einer Wand und nahe T C [5]. In Abbildung 2a sind sowohl Teilchen als auch Wand hydrophil. Damit zeigen beide Ober ächen eine Bevorzugung für Wassermoleküle und es werden attraktive kritische Casimirkräfte beobachtet. Für ein hydrophobes 2009/2010 Max-Planck-Gesellschaft 47

48 Jahrbuch der MPG (2009/2010) Tätigkeitsbericht 2009/2010 Bechinger, Clemens et al. Kritische Casimirkraft Kolloidteilchen (Abb. 2b) resultieren dagegen repulsive Kräfte. Die durchgezogenen Linien stellen die Resultate parameterfreier Rechnungen dar, die im Rahmen des dreidimensionalen Ising-Modells für eine Kugel-Wand-Geometrie erhalten wurden. Abb. 2: Effektive Potentiale mit temperaturabhängigen kritischen Casimirpotentialen für µm zwischen einem Kolloidteilchen und einer ebenen Wand in einer Mischung aus Wasser und Lutidin. (a ) Teilchendurchmesser 2,4 µm und symmetrische Randbedingungen, (b ) Teilchendurchmesser 3,69 µm und asymmetrische Randbedingungen. Die durchgezogenen Linien sind parameterfreie Rechnungen [5]. Urheber: 2. Physikalisches Institut, Universität Stuttgart /2010 Max-Planck-Gesellschaft 48

49 Jahrbuch der MPG (2009/2010) Bechinger, Clemens et al. Kritische Casimirkraft Tätigkeitsbericht 2009/2010 Strukturierte Substrate Die Abhängigkeit kritischer Casimirkräfte von den Ober ächeneigenschaften der Berandungen lässt sich ausnützen, um kolloidale Teilchen auf einem Substrat anzuordnen [8]. Solche zweidimensionalen Kristalle sind u.a. als photonische Kristalle oder Biosensoren von großem Interesse. Hierzu wird zuächst eine Glasober äche lateral in ihren Ober ächeneigenschaften so strukturiert, dass Bereiche mit einer Präferenz für Lutidin und für Wasser entstehen. Aufgrund kritischer Casimirkräfte werden Kolloidteilchen dann genau an den Bereichen lokalisiert, wo das Substrat die gleiche Adsorptionspräferenz wie die Teilchen aufweist [7]. Die Symbole in Abbildung 3 zeigen experimentell bestimmte, laterale Wechselwirkungspotentiale eines Teilchens auf einem streifenförmigen Substrat, welche analog zu oben eine starke Temperaturabhängigkeit aufweisen. Die durchgezogenen Linien sind theoretische Vorhersagen, welche in ausgezeichneter Übereinstimmung mit den Experimenten sind [9]. Abb. 3: Laterale, temperaturabhängige kritische Casimirpotentiale auf einem linienförmig strukturierten Substrat (Symbole: experimentelle Daten, Linien: theoretische Berechnungen). Urheber: Max-Planck-Institut für Metallforschung Mögliche Anwendungen kritischer Casimirkräfte Da kritische Casimirkräfte nicht an bestimmte Materialien bzw. feste Längenskalen gebunden sind, handelt es sich um ein sehr allgemeines Phänomen, welches zunächst von grundsätzlichem Interesse ist. Zusätzlich können kritische Casimirkräfte aber auch von praktischem Nutzen sein. So wird etwa bei der Miniaturisierung mechanischer Bauteile, z.b. in Form von Mini-Getrieben oder -Kupplungen, häu g beobachtet, dass diese nicht mehr frei beweglich sind sondern einzelne Bauteile aneinander haften. Hierfür werden attraktive quantenelektrodynamische Casimirkräfte verantwortlich gemacht. Denkbar wäre, diese durch repulsive kritische Casimirkräfte zu neutralisieren. Dies ließe sich erreichen, indem solche mikromechanischen Bauteile in einer Flüssigkeitsmischung nahe am kritischen Punkt betrieben werden. Obwohl aufgrund von viskoser Reibung die Drehzahl eines Mikromotors in einer Flüssigkeit reduziert wird, bietet der Betrieb in einer Flüssigkeit durchaus auch Vorteile: Störende Vibrationen würden damit schnell ausgedämpft, was für bestimmte Anwendungen von Vorteil wäre. 2009/2010 Max-Planck-Gesellschaft 49

50 Jahrbuch der MPG (2009/2010) Tätigkeitsbericht 2009/2010 Bechinger, Clemens et al. Kritische Casimirkraft Literaturhinweise [1] H. B. G. Casimir: On the attraction between two perfectly conducting plates. Proceedings of the Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen B 51, (1948). [2] M. E. Fisher, P.-G. de Gennes: Wall phenomena in a critical binary mixture. Comptes Rendus de l Académie des Sciences Paris B 287, (1978). [3] A. Gambassi, C. Hertlein, L. Helden, S. Dietrich, C. Bechinger: The critical Casimir effect: universal uctuation-induced forces at work. Europhysics News 40, (2009). [4] R. Garcia, M. H. W. Chan: Critical Fluctuation Induced Thinning of 4 He Films near the super uid. Physical Review Letters 83, (1999). [5] C. Hertlein, L. Helden, A. Gambassi, S. Dietrich, C. Bechinger: Direct measurement of critical Casimir forces. Nature 451, (2008). [6] D. C. Prieve: Measurement of colloidal forces with TIRM. Advances in Colloid and Interface Science 82, (1999). [7] F. Soyka, O. Zvyagolskaya, C. Hertlein, L. Helden, C. Bechinger: Critical Casimir forces in colloidal suspensions on chemically patterned surfaces. Physical Review Letters 101, (2008). [8] M. Sprenger, F. Schlesener, S. Dietrich: Forces between chemically structured substrates mediated by critical uids. Journal of Chemical Physics 124, (2006). [9] M. Tröndle, S. Konrat, A. Gambassi, L. Harnau, S. Dietrich: Normal and lateral critical casimir forces between colloids and patterned substrates. Europhysics Letters 88, (2009). [10] O. Vasilyev, A. Gambassi, A. Maciolek, S. Dietrich: Monte Carlo simulation results for critical Casimir forces. Europhysics Letters 80, (2007) /2010 Max-Planck-Gesellschaft 50

51 Jahrbuch der MPG (2009/2010) Gräter, Frauke Proteinmechanik von Kraftsensoren zu strapazierfähigen... Tätigkeitsbericht 2009/2010 Festkörperforschung/Materialwissenschaften Proteinmechanik von Kraftsensoren zu strapazierfähigen Materialien Gräter, Frauke Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart Forschungsgruppe Protein Mechanik und Evolution Korrespondierender Autor Z u sammenfassung Lebende Organismen reagieren auf mechanische Kraft mithilfe ausgeklügelter Mechanismen, Proteine spielen hierbei die Hauptrolle. Was sind die Prinzipien, die es Proteinen und biologischen Materialien erlauben, auf mechanische Kräfte zu reagieren? Die Natur entwickelte Lösungen für verschiedenste Bedingungen, wie solche in angespannten Muskelfasern, im Blutstrom oder in Seidenfasern unter Spannung. Neue, auf hoch-performanten Simulationstechniken basierende Ansätze helfen, Kraft tragende Strukturelemente in komplexen biologischen Materialien zu identi zieren und gezielt zu modi zieren. Abstract All living organisms adapt to mechanical forces by sophisticated mechanisms, with proteins being the major players. What are the design principles that enable proteins and biomaterials to respond to mechanical forces? Nature has come up with solutions handling a wide range of conditions, such as those in tensed muscle, owing blood or stretched silk bers. New approaches based on high-performance simulations increasingly help to reveal and engineer the force-carrying and force-sensing building blocks in these biological systems and materials. Mechanische Kräfte in der Biologie Die Erforschung zellulärer Vorgänge war über Jahrzehnte auf biochemische Ereignisse fokussiert. Dass das Schicksal einer Zelle als biochemischer Reaktor auch eng an die Mechanik der Zelle und ihrer Umgebung gekoppelt ist, wird erst in den letzten Jahren zunehmend erkannt [1]. Kraft zeigt sich als essentielles mechanisches Signal, das über Zellteilung, Zelldifferenzierung oder Zelltod entscheiden kann. Biologische Systeme reagieren auf mechanische Kraft mit ausgeklügelten Mechanismen, bei denen Proteine als Kraftsensoren und Kraftvermittler eine entscheidende Rolle spielen. Kraft ist eine altbekannte physikalische Größe. Eine mechanische Zugkraft lässt sich unter anderem mit einer einfachen Feder messen: Nach dem Hooke schen Gesetz ist die Ausdehnung einer geeigneten Feder, x, proportional zu der ausgeübten Kraft F : F = kx, wobei k die Federkonstante, also die Steifheit der Feder, ist. Ein Protein ist weitaus komplexer als eine einfache Feder. Es besteht aus Tausenden von Atomen, die über Kräfte miteinander wechselwirken, die nicht dem Hooke schen Gesetz gehorchen. Je nach der molekularen Struktur kann ein Protein ein weiches, verformbares Molekül sein, ein hartes, brüchiges Material mit hohen Reißkräften, oder eine Kombination dieser Extreme. Die Reaktion auf die äußere mechanische Scher- oder Ziehkraft hängt außerdem von Umgebungsfaktoren sowie der Richtung und Art der Krafteinwirkung ab. 2009/2010 Max-Planck-Gesellschaft 51

52 Jahrbuch der MPG (2009/2010) Tätigkeitsbericht 2009/2010 Gräter, Frauke Proteinmechanik von Kraftsensoren zu strapazierfähigen... Kraftverteilungsanalyse in Proteinen unter Spannung Proteine, die als Kraftsensoren oder Stress-Absorber wirken, müssen eine gewünschte Verformung oder biochemische Reaktion als Antwort auf eine einwirkende Kraft erzielen. Um dies zu ermöglichen, wurde das Netzwerk von atomaren Wechselwirkungen in solchen Proteinen über Millionen von Jahren durch die Evolution optimiert. Das Ergebnis ist eine präzise Weiterleitung der äußeren Kraft durch die nur Nanometer-große Struktur des Proteins hindurch. Will man das Design der krafttragenden und kraftfühlenden Proteinstrukturen lebender Organismen verstehen und nachahmen, so ist ein detailliertes Bild der Kraftverteilung in den beteiligten Proteinen eine erste Voraussetzung. Für makroskopische Objekte, d.h. im Bereich von Zentimetern bis Metern, stehen ausgereifte Computersimulationstechniken zur Verfügung, die helfen, die mechanische Belastbarkeit einer Struktur vorherzusagen und so das Design von Autos, Hochhäusern oder Brücken unterstützen ( Abb. 1a ). Diese Techniken basieren größtenteils auf Finite-Elemente-Methoden und benutzen Modelle der Kontinuumsmechanik. Abb. 1: Die Kraftverteilungsanalyse ist eine etablierte Technik für das Design makroskopischer Strukturen ( a ) und wurde nun auch für molekulare, also Nanometer-große Strukturen entwickelt ( b ), hier illustriert an den Beispielen von Seidenproteinkristallen (links) und einem Baustein des Von-Willebrand-Faktors (rechts), eines Blutgerinnungsproteins. Urheber: Frauke Gräter Ist Ähnliches auf der Nanometer-Skala von Biomolekülen möglich? Im Unterschied zu makroskopischen bulk Materialien spielt hier die genaue Struktur auf atomarer Ebene und das resultierende Netzwerk der atomaren Wechselwirkungen eine entscheidende Rolle. Eine Standard-Methode zur Berechnung der Bewegung von Atomen oder ganzen Proteinen in der Zeit sind Molekulardynamik (MD)-Simulationen. Unter anderem werden in solchen Simulationen die interatomaren Kräfte in einem Protein berechnet. Eine neue Methode, basierend auf MD, macht sich nun diese Kräfte zunutze, um die Verteilung einer außen angelegten Spannung in einem komplexen Molekül aufzuspüren [2, 3]. Die Kraftverteilungsanalyse (Force Distribution Analysis, FDA) ist in dem weit verbreiteten MD- Simulationspaket Gromacs [4] implementiert worden /2010 Max-Planck-Gesellschaft 52

53 Dokumentation 2009 Jahrbuch der MPG (2009/2010) Gräter, Frauke Proteinmechanik von Kraftsensoren zu strapazierfähigen... Tätigkeitsbericht 2009/2010 Abb. 2: Schematische Darstellung des Prinzips der Kraftverteilung. Ein Protein, vereinfacht dargestellt, besteht aus Kugeln (Atomen oder Residuen), die mit Federn (Interaktionspotentialen wie Coulomb-Wechselwirkungen u.a.) verknüpft sind. Eine außen angelegte Spannung wird nur von einem Teil dieser Federn aufgenommen, während Federn außerhalb dieses mechanischen Netzwerkes nicht zur mechanischen Stabilität beitragen. Urheber: Frauke Gräter Die Idee ist einfach und in Abbildung 2 schematisch gezeigt: Es werden die paarweisen atomaren Kräfte eines Proteins oder eines anderen Makromoleküls, das einer konstanten äußeren Zugspannung ausgesetzt ist, über die Zeit gemittelt. Davon werden die entsprechenden gemittelten Kräfte der gleichen Struktur im entspannten Zustand abgezogen, um nur den Effekt der von außen wirkenden Kraft ohne die eventuell vorhandene Vorspannung im Molekülgerüst zu detektieren. Unterschiede in den Kräften können dann auf eine Proteinstruktur projiziert werden, zum Beispiel in Form eines Graphen, dessen Kanten besonders krafttragende Wechselwirkungen sind (Abb. 3a), oder als Struktur mit einer farblichen Codierung, die der Spannung je Atom oder Residuum entspricht (Abb. 3b). Ein entscheidender Vorteil der Beobachtung der molekularen Kräfte anstatt der Proteinstruktur selbst ist die Sensitivität. Steife Bereiche in komplexen Materialien nehmen zwar typischerweise hohe Kräfte auf und tragen dadurch entscheidend zur Stabilität bei, zeigen aber de nitionsgemäß nur geringfügige Verformungen. Abb. 3: Kraftverteilung in Titin-Immunoglobulin-Domänen, einer mechanisch bemerkenswert stabilen Proteinfamilie. Die Kraft wurde an den Enden der Proteinkette (graue Kugeln) angelegt. Zwei verschiedene Darstellungsweisen zeigen die gleichen Simulationsdaten: (a) als Graphen, in dem Atompaare mit hohen Kräften durch rote Kanten verbunden wurden, und (b) als Farbcodierung (rot: hohe Kräfte, blau: geringe Kräfte). Die Kraft ist sehr anisotrop verteilt, und große Teile des Proteins spüren die mechanische Belastung nicht. Urheber: Frauke Gräter 2009/2010 Max-Planck-Gesellschaft 53