Topologische Isolatoren: Hochkarätiges Forschertreffen in Berlin
Hochkarätige Forscher trafen sich zur Fachtagung “New Trends in Topological Insulators 2014” am Gendarmenmarkt.
Vom 7. bis 10. Juli haben sich in Berlin 150 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler getroffen, um ihre neuesten Erkenntnisse auf dem Gebiet der topologischen Isolatoren auszutauschen.
Topologische Isolatoren sind neuartige Quantenmaterialien, die im Inneren elektrisch isolierend, an der Oberfläche jedoch wegen topologisch geschützter und spinpolarisierter elektronischer Zustände metallisch leitend sind.
Die Konferenz “New Trends in Topological Insulators 2014” führte zahlreiche herausragende Forscherinnen und Forscher nach Berlin. 20 erhielten eine Einladung als Vortragende, darunter Laurens W. Molenkamp (Leibniz-Preis, 2014), Yoichi Ando (Inoue Prize for Science, 2014), Zhi-Xun Shen (Buckley-Preis, 2011), Shoucheng Zhang (Buckley-Preis, 2012, zusammen mit Laurens W. Molenkamp).
Zu den Highlights der Tagung gehörten Themen wie optische Anregungen, verschränkte Elektron-Licht-Zustände, die Bedeutung korrelierter Elektronen sowie die direkte Abbildung von helikalen Kantenzuständen und von Majorana-Fermionen.
Das Forscher-Treffen im Gebäude der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften wurde von der DFG und dem Helmholtz-Zentrum Berlin finanziert. Oliver Rader vom HZB hatte die Veranstaltung gemeinsam mit Gustav Bihlmayer (Forschungszentrum Jülich) und Saskia Fischer (Humboldt-Universität) organisiert.
- Grüner Wasserstoff: Käfigstruktur verwandelt sich in effizienten KatalysatorClathrate zeichnen sich durch eine komplexe Käfigstruktur aus, die auch Platz für Gast-Ionen bietet. Nun hat ein Team erstmals untersucht, wie gut sich Clathrate als Katalysatoren für die elektrolytische Wasserstoffproduktion eignen. Das Ergebnis: Effizienz und Robustheit sind sogar besser als bei den aktuell genutzten Nickel-basierten Katalysatoren. Dafür fanden sie auch eine Begründung. Messungen an BESSY II zeigten, dass sich die Proben während der katalytischen Reaktion strukturell verändern: Aus der dreidimensionalen Käfigstruktur bilden sich ultradünne Nanoblätter, die maximalen Kontakt zu aktiven Katalysezentren ermöglichen. Die Studie ist in „Angewandte Chemie“ publiziert.
- Elegantes Verfahren zum Auslesen von Einzelspins über PhotospannungDiamanten mit spezifischen Defekten können als hochempfindliche Sensoren oder Qubits für Quantencomputer genutzt werden. Die Quanteninformation wird dabei im Elektronenspin-Zustand der Defekte gespeichert. Allerdings müssen die Spin-Zustände bislang optisch ausgelesen werden, was extrem aufwändig ist. Nun hat ein Team am HZB eine elegantere Methode entwickelt, um die Quanteninformation über eine Photospannung auszulesen. Dies könnte ein deutlich kompakteres Design von Quantensensoren ermöglichen.
- Katalyseforschung mit dem Röntgenmikroskop an BESSY IIAnders als in der Schule gelernt, verändern sich manche Katalysatoren doch während der Reaktion: So zum Beispiel können bestimmte Elektrokatalysatoren ihre Struktur und Zusammensetzung während der Reaktion verändern, wenn ein elektrisches Feld anliegt. An der Berliner Röntgenquelle BESSY II gibt es mit dem Röntgenmikroskop TXM ein weltweit einzigartiges Instrument, um solche Veränderungen im Detail zu untersuchen. Die Ergebnisse helfen bei der Entwicklung von innovativen Katalysatoren für die unterschiedlichsten Anwendungen. Ein Beispiel wurde neulich in Nature Materials publiziert. Dabei ging es um die Synthese von Ammoniak aus Abfallnitraten.