El Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido (en alemán : Max-Planck-Institut für Festkörperforschung ) fue fundado en 1969 y es uno de los 82 Institutos Max Planck de la Sociedad Max Planck . Está ubicado en un campus en Stuttgart, junto con el Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes .
Abreviatura | MPI-FKF |
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Formación | 1969 |
Tipo | Instituto científico |
Propósito | Investigación en física y química de estados sólidos |
Sede | Stuttgart , alemania |
Director general | Profesor Hidenori Takagi |
Organización matriz | Sociedad Max Planck |
Sitio web | (en inglés) (en alemán) |
Enfoque de la investigación
La investigación en el Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido se centra en la física y la química de la materia condensada, incluidos los materiales especialmente complejos y la ciencia a nanoescala. En ambos campos, los fenómenos de transporte electrónico e iónico son de particular interés.
Organización
El instituto cuenta actualmente con ocho departamentos. [1]
Teoría de la estructura electrónica
Dirigido por Ali Alavi , el Departamento de Teoría de la Estructura Electrónica se ocupa del desarrollo de métodos ab initio para el tratamiento de sistemas electrónicos correlacionados , utilizando Quantum Monte Carlo , química cuántica y metodologías de muchos cuerpos. Los métodos ab initio (incluida la teoría funcional de la densidad) se aplicarán a problemas de interés en catálisis heterogénea, química de superficies, electroquímica y fotoquímica.
Espectroscopia de estado sólido
El Departamento de Espectroscopia de Estado Sólido está dirigido por Bernhard Keimer. Los fenómenos cuánticos colectivos en materiales electrónicos altamente correlacionados se estudian mediante técnicas espectroscópicas y de dispersión. Los temas de particular interés actual incluyen la interacción entre los grados de libertad de carga, orbital y espín en óxidos de metales de transición, el mecanismo de superconductividad a alta temperatura y el control del comportamiento de fase electrónica en superredes de óxidos metálicos. El departamento también desarrolla nuevos métodos espectroscópicos como la espectroscopia de neutrones de alta resolución y elipsometría espectral.
Ciencia a nanoescala
Los esfuerzos de investigación en el Departamento de Ciencia a Nanoescala, dirigido por Klaus Kern, se centran en la ciencia y la tecnología a escala nanométrica con un enfoque en el paradigma de abajo hacia arriba. El objetivo de la investigación interdisciplinaria en la interfaz entre la física, la química y la biología es obtener el control de los materiales a nivel atómico y molecular, permitiendo el diseño de sistemas y dispositivos con propiedades determinadas por el comportamiento cuántico por un lado y acercándose a las funcionalidades de la materia viva. por otra parte.
Nanoquímica
El departamento de Lotsch emplea técnicas modernas de nanoquímica y las combina con métodos clásicos de síntesis de estado sólido para desarrollar materiales con perfiles de propiedades complejos, incluidos sistemas bidimensionales y heteroestructuras en capas, estructuras porosas, nanoestructuras fotónicas y electrolitos sólidos para aplicaciones en (foto ) catálisis, sensores y baterías de estado sólido. Nuestra visión de investigación es traducir la investigación fundamental en soluciones de materiales sostenibles para enfrentar los desafíos globales de hoy, específicamente en conversión y almacenamiento de energía.
Química física de los sólidos
Bajo Joachim Maier, el Departamento de Química Física de Sólidos se ocupa de la electroquímica y el transporte de iones . Se hace hincapié en los conductores de iones (como los conductores de iones de iones metálicos, de iones metálicos y de iones de oxígeno inorgánicos u orgánicos) y los conductores mixtos (normalmente, perovskitas). La investigación abarca desde la exploración de mecanismos básicos hasta el diseño de materiales para aplicaciones electroquímicas (baterías, pilas de combustible, sensores). De especial importancia es la base científica del campo Nanoiónica.
Electrónica cuántica de estado sólido
Inducidas por fenómenos de la mecánica cuántica, las heteroestructuras desarrolladas a partir de materiales complejos ofrecen un potencial fascinante para crear nuevos sistemas de electrones. Muchos tienen propiedades sobresalientes que de otra manera no se encuentran en la naturaleza. El diseño, el crecimiento y la exploración de tales sistemas de electrones están en el foco del Departamento de Electrónica Cuántica de Estado Sólido encabezado por Klaus von Klitzing .
Teoría cuántica de muchos cuerpos
Dirigido por Walter Metzner, las propiedades electrónicas de los sólidos se analizan y calculan en el Departamento de Teoría Cuántica de Muchos Cuerpos con un énfasis principal en sistemas donde las correlaciones electrónicas juegan un papel crucial, como cupratos , manganitas y otros óxidos de metales de transición . Además de las transiciones de fase que rompen la simetría que conducen al magnetismo , el orden de carga y orbitales, o la superconductividad , las correlaciones también pueden causar la localización de electrones y muchos otros efectos sorprendentes de muchos cuerpos no descritos por la aproximación de electrones independientes.
Materiales cuánticos
El entrelazamiento de electrones en sólidos, en combinación con detalles de la estructura de la red cristalina, produce una variedad sorprendentemente rica de fases electrónicas, que son estados líquido, cristal líquido y cristalino de la carga y grados de libertad de giro. Estas complejas fases electrónicas y la sutil competencia entre ellas dan lugar muy a menudo a nuevas funciones. El Departamento de Materiales Cuánticos, dirigido por Hidenori Takagi, está estudiando estas interesantes fases novedosas en óxidos de metales de transición y compuestos relacionados donde las estrechas bandas d, que dan lugar a fuertes correlaciones de electrones, en combinación con la rica química de dichos materiales proporcionan excelentes resultados. oportunidades para nuevos descubrimientos.
Miembros científicos
- Ali Alavi
- Bernhard Keimer
- Klaus Kern
- Bettina Lotsch
- Joachim Maier
- Jochen Mannhart
- Walter Metzner
- Hidenori Takagi
Grupos de investigación
Se han establecido 13 grupos de investigación en el instituto desde 2005: [2]
- Electrónica orgánica (Hagen Klauk, desde 2005)
- Nanoóptica ultrarrápida (Markus Lippitz, catedrático junior en la Universidad de Stuttgart, 2006-2014)
- Teoría de las nanoestructuras semiconductoras (Gabriel Bester, 2007-2014)
- Espectroscopia de tunelización de materiales electrónicos fuertemente correlacionados (Peter Wahl, 2009-2014)
- Enfoques computacionales de la superconductividad (Lilia Boeri, 2009-2013)
- Nanofísica de estado sólido (Jurgen Smet, desde 2011)
- Nanoquímica (Bettina Lotsch, 2011-2016)
- Dinámica de sistemas nanoelectrónicos (Sebastian Loth, Colaboración con el Centro para la ciencia del láser de electrones libres, 2011-2018)
- Heteroestructuras funcionales a nanoescala (Ionela Vrejoiu, 2012-2015)
- Espectroscopia de rayos X de heteroestructuras de óxidos (Eva Benckiser, desde 2014)
- Espectroscopia de estado sólido ultrarrápida (Stefan Kaiser, catedrático junior en la Universidad de Stuttgart, desde 2014)
- Estructura electrónica de materiales correlacionados (Philipp Hansmann, 2015-2018)
- Química cuántica computacional para sólidos (Andreas Grüneis, 2015-2018)
Escuela Internacional de Investigación Max Planck (IMPRS)
La Escuela Internacional de Investigación Max Planck para la Ciencia de la Materia Condensada (IMPRS-CMS) es un programa conjunto del Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido (Max Planck Institut für Festkörperforschung) y la Universidad de Stuttgart. El objetivo de la escuela de investigación es la investigación fundamental de alta calidad sobre materia condensada utilizando métodos experimentales y teóricos avanzados. La IMPRS asume el desafío de crear un programa de doctorado interdisciplinario y emocionante que motivará a los jóvenes académicos a elegir una carrera en investigación.
Centro de posgrado Max Planck para materiales cuánticos (GC-QM)
Varios Institutos Max Planck en toda Alemania contribuyen a las actividades generales de investigación en este campo tan intrigante, y el Centro de Graduados Max Planck para Materiales Cuánticos se basa en las actividades de investigación complementarias de los institutos participantes. Más específicamente, elegimos una estrategia que conducirá a fuertes efectos de sinergia: las actividades del centro permitirán principalmente a los estudiantes experimentar todos los aspectos de la investigación de clase mundial en un campo altamente competitivo y, en un sentido más general, también fortalecerán el existente. vínculos y colaboraciones, impulsando así el campo como tal hacia el futuro.
Centro Max Planck
El Centro Max Planck-EPFL de Nanociencia y Tecnología Molecular [3] sirve como foro para la investigación cooperativa al reunir a científicos de la Sociedad Max Planck y la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL). El centro explora aspectos científicos novedosos de las nanoestructuras moleculares con un enfoque particular en la nueva ciencia relevante para la energía sostenible, la detección química y las tecnologías biomédicas.
El Centro Max Planck-UBC-UTokyo de Materiales Cuánticos [2] es una empresa de colaboración entre la Sociedad Max Planck (Alemania), la Universidad de Columbia Británica (Canadá) y la Universidad de Tokio (Japón) que presenta a líderes reconocidos internacionalmente científicos y una amplia infraestructura para la investigación en materiales cuánticos. Esta asociación apoya proyectos colaborativos, intercambios académicos, talleres anuales y escuelas conjuntas para estudiantes graduados y becarios postdoctorales. El centro proporciona una plataforma para el intercambio y la cooperación interdisciplinarios.
Miembros científicos eméritos
- Ole Krogh Andersen (1978-2012)
- Martin Jansen (1998-2012)
- Klaus von Klitzing
- Hans-Joachim Queisser (1970-1997)
- Arndt Simon (1974-2010)
- Peter Wyder (1984-2001)
Infraestructura
El Instituto emplea aproximadamente a 430 personas, incluidos 110 científicos, 90 estudiantes de doctorado y 70 científicos invitados.
enlaces externos
- Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido
- Escuela Internacional de Investigación Max Planck para Ciencias de la Materia Condensada
- Centro Max Planck-EPFL de Nanociencia y Tecnología Molecular
- Centro Max Planck-UBC-UTokyo para materiales cuánticos
- Sociedad Max Planck
- Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes
Referencias
- ^ "Departamentos" . Consultado el 15 de abril de 2015 .
- ^ "Grupos de investigación" . Consultado el 15 de abril de 2015 .
- ^ [1] Centro Max Planck-EPFL de Nanociencia y Tecnología Molecular
Coordenadas : 48 ° 44′48 ″ N 9 ° 4′51 ″ E / 48.74667 ° N 9.08083 ° E