{"id":11204,"date":"2016-12-07T20:00:18","date_gmt":"2016-12-07T19:00:18","guid":{"rendered":"http:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=11204"},"modified":"2023-02-23T16:52:37","modified_gmt":"2023-02-23T15:52:37","slug":"fundamentales-festkoerper-phaenomen-entraetselt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/fundamentales-festkoerper-phaenomen-entraetselt\/","title":{"rendered":"Fundamentales Festk\u00f6rper-Ph\u00e4nomen entr\u00e4tselt"},"content":{"rendered":"<p><em><strong>Ob Wasser zu Eis gefriert, Eisen entmagnetisiert oder ein Material supraleitend wird<\/strong> \u2013 <strong>f\u00fcr Physiker steckt dahinter immer ein Phasen\u00fcbergang. Manche geben Physikern immer noch R\u00e4tsel auf, wie der Mott Metall-Isolator-\u00dcbergang.<\/strong><\/em><\/p>\n\n\n\n<!--more-->\n\n\n\n<p>Um Phasen\u00fcberg\u00e4nge zu&nbsp;verstehen, suchen Physiker nach deren universellen Eigenschaften. Forscher der Goethe-Universit\u00e4t und der Technischen Universit\u00e4t Dresden haben nun eine wegweisende Entdeckung bei einem Phasen\u00fcbergang gemacht, der von einem elektrischen Leiter zum Isolator f\u00fchrt (Mott Metall-Isolator-\u00dcbergang).<\/p>\n\n\n\n<p>Nach der Vorhersage von Sir Nevill Francis Mott im Jahr 1937 kann die gegenseitige Absto\u00dfung der gleichnamig geladenen Elektronen, die f\u00fcr den Stromtransport verantwortlich sind, einen Metall-Isolator-\u00dcbergang verursachen. Doch entgegen der g\u00e4ngigen Lehrbuchmeinung, wonach der Phasen\u00fcbergang allein durch die Elektronen bestimmt wird, ist die Wechselwirkung der Elektronen mit dem Atomgitter des Festk\u00f6rpers entscheidend. Das berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift \u201eScience Advances\u201c.<\/p>\n\n\n\n<p>Der <a href=\"https:\/\/www.uni-frankfurt.de\/46940353\/AG_Lang\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Arbeitsgruppe von Prof. Michael Lang vom Physikalischen Institut der Goethe-Universit\u00e4t<\/a> gelang die Entdeckung mithilfe einer selbst entwickelten, weltweit einzigartigen Technik. Sie erm\u00f6glicht es, L\u00e4ngen\u00e4nderungen eines Materials bei tiefen Temperaturen unter variablem \u00e4u\u00dferem Druck mit extrem hoher Aufl\u00f6sung zu vermessen. So konnte erstmals experimentell nachgewiesen werden, dass neben den Elektronen auch das Atomgitter \u2013 das Ger\u00fcst des Festk\u00f6rpers &#8211; an diesem Phasen\u00fcbergang ma\u00dfgeblich beteiligt ist.<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p>\u201eDiese experimentelle Ergebnisse werden einen Paradigmenwechsel beim Verst\u00e4ndnis eines der zentralen Ph\u00e4nomene aktueller Festk\u00f6rperforschung einleiten\u201c, urteilt Prof. Lang.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Der Mott Metall-Isolator \u00dcbergang wird n\u00e4mlich mit au\u00dfergew\u00f6hnlichen Ph\u00e4nomenen wie der Hochtemperatursupraleitung in Kupferoxid-basierten Materialien in Verbindung gebracht. Diese bieten ein enormes technisches Potenzial f\u00fcr zuk\u00fcnftige Anwendungen.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image aligncenter size-full is-resized wp-image-11209\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/blog_Mott-Uebergang-Lang.jpg\" alt=\"Elektronen vor dem Hintergrund des Atomgitters \u2013 die Bestandteile eines Festk\u00f6rpers. Die gegenseitige Absto\u00dfung der Elektronen sorgt daf\u00fcr, dass sie engen Kontakt vermeiden. Dies behindert den Elektronenfluss, und das System kann zu einem Isolator werden. 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Grafik: Ulrich Tutsch<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p>Die theoretische Analyse der experimentellen Befunde beruht auf der grundlegenden Erkenntnis, dass die vielen Teilchen eines Systems in der N\u00e4he eines Phasen\u00fcbergangs nicht nur mit ihren unmittelbaren Nachbarn wechselwirken, sondern \u00fcber gro\u00dfe Abst\u00e4nde hinweg mit allen Teilchen \u201ekommunizieren\u201c. Dadurch spielen nur noch \u00fcbergeordnete Aspekte wie die Symmetrie des Systems eine Rolle. Die Identifizierung solcher universeller Eigenschaften stellt daher den Schl\u00fcssel zum Verst\u00e4ndnis von Phasen\u00fcberg\u00e4ngen dar.<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p>\u201eDie aktuellen Erkenntnisse er\u00f6ffnen einen neuen Blick auf den Mott Metall-Isolator \u00dcbergang und erlauben eine verfeinerte theoretische Modellierung des Phasen\u00fcbergangs\u201c, erkl\u00e4rt Privatdozent Dr. Markus Garst vom Institut f\u00fcr Theoretische Physik der Technischen Universit\u00e4t Dresden.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Die Forschungsarbeit wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Transregio-Sonderforschungsbereichs \u201eCondensed Matter Systems with Variable Many-Body Interactions\u201c unter Leitung von Prof. Michael Lang gef\u00f6rdert.<br><\/p>\n\n\n<p><strong>Publikation<\/strong>:<br \/>\nElena Gati, Markus Garst, Rudra S. Manna, Ulrich Tutsch, Bernd Wolf, Lorenz Bartosch, Harald Schubert, Takahiko Sasaki, John A. Schlueter, and Michael Lang, Breakdown of Hooke\u2019s law of elasticity at the Mott critical endpoint in an organic conductor, Science Advances 2, e1601646 (2016).<\/p>\n\n\n\n<p><em><strong>Quelle: <a href=\"http:\/\/www.muk.uni-frankfurt.de\/64349933\/322?\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Pressemitteilung der Goethe-Universit\u00e4t<\/a><\/strong><\/em><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Ob Wasser zu Eis gefriert, Eisen entmagnetisiert oder ein Material supraleitend wird \u2013 f\u00fcr Physiker steckt dahinter immer ein Phasen\u00fcbergang. 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