Diese Auszeichnung würdigt seine herausragenden Beiträge zum modernen Magnetismus, zur Festkörperphysik, zur Spin-Kaloritronik und zu magnonbezogenen Transportphänomenen sowie seine wissenschaftliche Führungsrolle und sein Engagement für die internationale Physikgemeinschaft. https://www.eurasc.eu/blaise-pascal-medal/

Ein abwechslungsreiches Programm aus spannenden Workshops, Vorträgen und persönlichen Begegnungen vermittelte den Teilnehmerinnen die vielfältigen Facetten der Physik. Besonders wertvoll war dabei der direkte Austausch mit Physikerinnen aus Forschung, Lehre und Industrie, die von ihren Erfahrungen und beruflichen Werdegängen berichteten.

Im World of Physics-Café konnten die Teilnehmerinnen mit interessanten Physikerinnen ins Gespräch kommen und dabei ganz persönliche Einblicke in unterschiedliche Karrierewege gewinnen. In Laser-Workshops wurde zudem deutlich, wie vielseitig physikalisches Wissen eingesetzt werden kann – beispielsweise in der Medizin oder bei der Spurensuche in der Verbrechensbekämpfung.

Der GirlsGoPhysics-Tag zeigte eindrucksvoll: Physik ist vielseitig, spannend und bietet zahlreiche berufliche Perspektiven. Die Teilnehmerinnen konnten dabei nicht nur ihre Begeisterung für naturwissenschaftliche Fragestellungen vertiefen, sondern auch erfahren, dass Erfolg in der Physik keine Frage des Geschlechts ist.

Dafür wurde eine handverlesene Auswahl von rund 35 Experimenten aus unterschiedlichen Bereichen der Physik von dem Team der RPTU-Vorlesungssammlung präsentiert: Vom Feuertornado über zahlreiche neu entwickelte Versuche der RPTU bis hin zum Kapitza-Pendel reichte die Bandbreite der Demonstrationen, die den hohen Stellenwert des Experiments in der Physiklehre am Standort Kaiserslautern zeigen. Die Versuche wurden ausführlich vorgestellt, diskutiert und hinsichtlich ihres Einsatzes in der Lehre betrachtet. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der technischen Umsetzung moderner Experimentalvorlesungen. Die Hörsaaltechnik der RPTU bietet hierfür eine moderne, durchdachte und langjährig bewährte Grundlage. Gerade bei der Präsentation physikalischer Experimente sind die Anforderungen besonders hoch: Die Versuche müssen auch in großen Hörsälen sichtbar und verständlich vermittelt und zugleich über Kameras, Projektion und weitere Technik direkt in die Vorlesung und in Live-Kanäle eingebunden werden können. Die an der RPTU dafür entwickelte technische Ausstattung stieß daher auch bei den Vertreterinnen und Vertretern der anderen Universitäten auf großes Interesse.

Ergänzt wurde das Programm durch Führungen durch die umfangreiche Vorlesungssammlung und ausgewählte Labore sowie Einblicke in die aktuelle Forschung.

Prof. Dr. Widera gab in seinem Vortrag einen Einblick in die aktuellen Fortschritte auf dem Weg zum universellen Quantencomputer und zeigte damit, wie unmittelbar aktuelle Forschungsthemen mit der Ausbildung künftiger Physikerinnen und Physiker verbunden sind.

Ein besonderer Programmpunkt war der Festvortrag von Prof. Dr. Beigang mit seiner Zaubershow „Physik mal anders“. Dabei wurden physikalische Themen und Phänomene in ein magisches Gewand gepackt und auf unterhaltsame Weise vermittelt. Die ungewöhnliche Verbindung von Zauberei und Physik sorgte bei den Teilnehmerinnen und Teilnehmern für viel Begeisterung.

Die zahlreichen positiven Rückmeldungen der Teilnehmerinnen und Teilnehmer zeigten, dass die Tagung sowohl fachlich als auch im Rahmenprogramm auf große Resonanz stieß und einen sehr positiven Eindruck vom Physikstandort RPTU in Kaiserslautern hinterließ.

Wir gratulieren Jonas ganz herzlich und freuen uns sehr, dass er der Arbeitsgruppe und dem Fachbereich Physik auch weiterhin verbunden bleibt!

Wir gratulieren Jonas ganz herzlich und freuen uns sehr, dass er dem Fachbereich Physik auch weiterhin verbunden bleibt!

Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit und darauf unsere Forschung erlebbarer und sichtbarer zu machen!

Herzlichen Glückwunsch zu der tollen Leistung und weiterhin viel Erfolg in deiner Promotion in unserer Gruppe!

Aus dem Alltag sind die Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig bekannt. Darüber hinaus existieren weitere Materiezustände, darunter Plasma und das Bose-Einstein-Kondensat (kurz „BEC“). Dazu sollte man wissen: In einem BEC verhalten sich sehr viele Quantenteilchen nicht mehr unabhängig voneinander, sondern nehmen gemeinsam einen einzigen makroskopischen Quantenzustand ein.

BEC wurden ursprünglich in kalten Atomgasen nahe dem absoluten Temperaturnullpunkt nachgewiesen. Vor 20 Jahren zeigte sich jedoch, dass ein vergleichbarer Phasenübergang auch in magnetischen Festkörpern auftreten kann – und zwar bei Raumtemperatur. Die entsprechende Studie wurde vom Fachbereich Physik der heutigen RPTU in Kaiserslautern gemeinsam mit Forschenden der Universitäten Münster, Oakland und Kyiv durchgeführt.

Obwohl die Existenz magnonischer BEC damit bereits seit Jahren bekannt ist, fehlte bislang ein direkter experimenteller Nachweis der spontanen Entstehung ihrer makroskopischen Phase und ihrer Unabhängigkeit von äußeren Anregungssignalen. Es handelt sich dabei um einen Zustand, in dem sich die Magnonen nicht mehr ungeordnet verhalten, sondern wie ein einziges gemeinsames Quantensystem mit wohldefinierter Phase und Frequenz. Diese spontane Kohärenz ist die definierende Eigenschaft aller Bose-Einstein-Kondensate. Bisher konnte diese Eigenschaft für magnonische BECs jedoch nicht experimentell nachgewiesen werden.

Nachweis mithilfe hochpräziser, phasenaufgelöster Mikrowellenspektroskopie

Forschende der RPTU haben diesen Nachweis nun mithilfe hochpräziser, phasenaufgelöster Mikrowellenspektroskopie erbringen können. Dabei konnten sie die Kohärenz sowie die zufällige Wahl der Kondensatphase von Messung zu Messung direkt beobachten: „Man kann es sich so vorstellen, als ob aus einem rauschenden Audiosignal auf einmal ein klarer Ton mit nur einer wohldefinierten Frequenz wird – in diesem Moment tritt der Phasenübergang in ein Bose-Einstein-Kondensat auf“, erklärt Professor Dr. Mathias Weiler, Leiter der Arbeitsgruppe Angewandte Spinphänomene an der RPTU.

Für die Beobachtung der Kohärenz benötigten die Forschenden ein Material, in dem Magnonen besonders lange existieren können. Deshalb nutzten sie Yttrium-Eisen-Granat (YIG), das Material mit der längsten bekannten Magnon-Lebensdauer. Im Experiment regen kurze, intensive Mikrowellenpulse zunächst ein dichtes Gas von Magnonen an. Anschließend wechselwirken die Magnonen miteinander, verlieren schrittweise Energie und bewegen sich in Richtung ihres energetischen Grundzustands. Innerhalb weniger Zehntel einer Mikrosekunde sammelt sich eine große Zahl von Magnonen in diesem Zustand an – ein Bose-Einstein-Kondensat entsteht. Professor Dr. Georg von Freymann, ehemaliger Leiter der Arbeitsgruppe Optische Technologien und Photonik der RPTU und inzwischen an der Leibniz Universität Hannover tätig, erklärt: „Unsere Experimente zeigen erstmals direkt, dass Magnonen die zentrale Eigenschaft eines Bose-Einstein-Kondensats erfüllen. Damit wird eine lange bestehende Annahme der Theorie bestätigt.“

Völlig neue Bauelemente für Signalverarbeitung möglich

Für die Grundlagenforschung stellt das Ergebnis einen wichtigen Baustein zum Verständnis kollektiver Quantenzustände in Festkörpern dar. Gleichzeitig könnten magnonische BEC langfristig neue technische Möglichkeiten eröffnen. Besonders interessant ist, dass sie bei Raumtemperatur Eigenschaften zeigen, die an die Supraleitung erinnern. In Supraleitern kann elektrischer Strom widerstandsfrei fließen. In magnonischen BEC treten sogenannte Magnon-Supraströme auf. Dabei wird nicht elektrische Ladung, sondern Spin – eine fundamentale Quanteneigenschaft der Elektronen – verlustfrei transportiert.

Dadurch könnten sich völlig neue Bauelemente für die analoge Signalverarbeitung entwickeln lassen. Denkbar sind beispielsweise langfristig besonders empfindliche Detektoren für elektrische oder magnetische Felder sowie Schaltungen, die auf ähnlichen physikalischen Prinzipien beruhen wie Josephson-Kontakte in supraleitenden Systemen. Josephson-Kontakte bilden heute die Grundlage zahlreicher Präzisionstechnologien und sind grundlegende Bauelemente supraleitender Quantencomputer.

Dr. Oleksandr Serga, Koautor der Studie und gemeinsam mit Prof. Dr. Burkard Hillebrands (Leiter der Arbeitsgruppe Magnetismus der RPTU) bereits an der erstmaligen Entdeckung des magnonischen BEC beteiligt, erklärt: „Die Magnon-BEC-Forschung steckt im Vergleich zur Supraleitung noch in den Kinderschuhen. Denn die Entdeckung der Supraleitung fand etwa 100 Jahre vor der Entdeckung des Magnon-BEC statt. Während die Supraleitung mit der Entwicklung robuster Hochtemperatursupraleiter seit etwa 1980 einen technischen Siegeszug erlebte, besteht die Herausforderung für das Magnon-BEC wohl darin, den Magnon-BEC-Zustand über hinreichend lange Zeiträume aufrechtzuerhalten. Momentan erreichen wir nur Lebensdauern im Mikrosekundenbereich, haben aber bereits Ideen, wie wir diese verlängern können.“

Gelingt dies, könnten magnonische BEC künftig eine neue Plattform für energieeffiziente Informationsverarbeitung und hochempfindliche Quantensensoren bilden. Der nun erbrachte Nachweis der spontanen Kohärenz und der zufälligen Ausbildung einer makroskopischen Phase unabhängig von der Mikrowellenanregung markiert hierfür einen entscheidenden Meilenstein.

Die Studie: 

Malte Koster, Matthias R. Schweizer, Timo Noack, Vitaliy I. Vasyuchka, Dmytro A. Bozhko, Burkard Hillebrands, Mathias Weiler, Alexander A. Serga & Georg von Freymann, Emergence of phase coherence in a magnon Bose–Einstein condensate. Nature Physics (2026) https://Article doi.org/10.1038/s41567-026-03373-6

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Malte Koster

AG Optische Technologien und Photonik
Fachbereich Physik
RPTU Kaiserslautern-Landau
Tel.: +49 631 205 5228

Prof. Dr. Mathias Weiler

AG Angewandte Spinphänomene
Fachbereich Physik
RPTU Kaiserslautern-Landau
Tel.: +49 631 205 4099

Pressekontakt:

Christine Pauli
Universitätskommunikation
E-Mail: presse[at]rptu.de

Der Fachbereich Physik dankt der Alumni-Vereinigung Physik für die großzügige Unterstützung dieser Veranstaltung sowie der Fachschaft Physik für die tatkräftige Hilfe auch bei der Bewirtung der Gäste!

Weitere Eindrücke und Bilder finden Sie hier.

Im Rahmen der Deutschen Physikerinnentagung durften wir am 30. September viele neugierige und begeisterte Schülerinnen ab Klasse 9 begrüßen. Bei Workshops, Vorträgen und Laborbesuchen konnten sie Physik hautnah erleben, spannende Einblicke in die Forschung gewinnen und Physikerinnen aus Forschung, Lehre und Industrie kennenlernen.

Es war großartig, so viel Neugier, Begeisterung und Interesse an Physik zu erleben! 💙

Ein großes Dankeschön an alle Teilnehmerinnen, Referentinnen und Helferinnen, die diesen besonderen Tag möglich gemacht haben!

Dies wurde beim anschließenden Grillen mit den Fachbereichsangehörigen im Amphitheater auf dem Campus gefeiert. Für Salate, Getränke, Nachtische sowie den passenden Gargrad des eigenen Grillguts wurde von der Fachschaft bestens gesorgt. Sommerliche Temperaturen und eine kurze regnerische Erfrischung boten eine perfekte Atmosphäre für einen gelungenen Abend unter Freunden und Kollegen.

Ein herzliches Dankeschön an die Fachschaft für die Organisation, dem Fachbereich für die Kostenübernahme, der jDPG für die Unterstützung des Fußballturniers und allen, die mit Salaten, Nachtischen oder helfenden Händen unterstützt haben. Wir freuen uns auf eine Wiederholung im nächsten Jahr!

Der Fachbereich Physik freut sich, dass Dr. Philipp Pirro heute zum Professor für Experimentalphysik mit dem Schwerpunkt Magnonik ernannt wurde.

Wir gratulieren herzlich zu dieser Ernennung und wünschen ihm für seine neue Aufgabe viel Erfolg, Freude und einen guten Start. Wir freuen uns auf die weitere Zusammenarbeit und die gemeinsame Gestaltung der Zukunft unseres Fachbereichs.

phdays26.sciencesconf.org

Beim MINT-EC-Camp steht die moderne Physik in Form von Vorträgen und Mitmach-Seminaren im Fokus. Im Eröffnungsvortrag geht es um Schwingungen, die ein grundlegendes Konzept in der Physik darstellen. Danach erschließen die Physikerinnen und Physiker der RPTU den Schülerinnen und Schülern viele weitere Facetten der modernen Physik. Ihr Fachwissen anreichern können die Schülerinnen und Schüler bei einem Vortrag zu komplexen Zahlen. Mitmachen ist angesagt bei den Workshops zu „3D-Mikrodruck mit Licht“, „Spektroskopie – Welche Farben hat das Leben?“ und „Von der Siliziumscheibe zum Chip“. Dabei lernen die Teilnehmenden das Arbeiten im Physiklabor, speziell auch das hochsensible Arbeiten im Reinraum, kennen.

Über die praktische Wissensvermittlung hinaus erhalten die Schülerinnen und Schüler auch Informationen rund um das Physikstudium an der RPTU aus erster Hand. Bei der Abendveranstaltung am Dienstag, besteht die Möglichkeit, beim gemeinsamen Pizzaessen mit Studierenden und Lehrenden ins Gespräch zu kommen. 

Am Donnerstag werden die Schüler und Schülerinnen Ihr Erlebtes und Erlerntes in kleinen Vorträgen am HSG darstellen.

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Über MINT-EC

MINT-EC ist das nationale Excellence-Netzwerk von Schulen mit Sekundarstufe II und ausgeprägtem Profil in Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT). Es wurde im Jahr 2000 von den Arbeitgebern gegründet und arbeitet eng mit deren regionalen Bildungsinitiativen zusammen. MINT-EC bietet ein breites Veranstaltungs- und Förderangebot für Schülerinnen und Schüler sowie Fortbildungen und fachlichen Austausch für Lehrkräfte und Schulleitungen. Das Netzwerk steht seit 2009 unter der Schirmherrschaft der Kultusministerkonferenz der Länder (KMK). Hauptförderer von MINT-EC sind der Arbeitgeberverband Gesamtmetall im Rahmen der Initiative think ING. sowie die Siemens Stiftung und die bayerischen Arbeitgeberverbände vbm bayme und vbw.

Über die Stiftung PfalzMetall

Die Stiftung PfalzMetall widmet sich vier Bereichen: Wissenschaft und Forschung, Bildung und Erziehung, Kunst und Kultur sowie Jugend- und Altenhilfe. Übergeordnetes Ziel der Stiftung ist es, die Begeisterung für MINT-Fächer – das sind die Disziplinen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik – zu wecken und zu erhalten. Weitere Informationen über die Projekte finden Sie unter www.stiftung-pfalzmetall.de.

Fragen beantwortet:

Anett Fleischhauer
Dekanat Physik

Tel.: 0631 205-5251
E-Mail: anett.fleischhauer[at]rptu.de

Die Tagung findet vom 28. bis 30. September 2026 an der RPTU in Kaiserslautern statt und steht unter der Schirmherrschaft von Bundesforschungsministerin Dorothee Bär. Sie bringt Wissenschaftlerinnen, Studentinnen und Fachleute aus Forschung und Industrie zusammen und bietet eine Plattform für den Austausch über aktuelle Entwicklungen in der Physik und angrenzenden Technologiefeldern.

Das wissenschaftliche Programm umfasst Themen wie Spinphysik, Quantentechnologien, Photonik und Festkörperphysik. Ergänzt wird die Konferenz durch Karriereveranstaltungen, Soft-Skill-Workshops und zahlreiche Networking-Möglichkeiten. 

Zu den bereits bestätigten Sprecherinnen zählen 

• Prof. Dr. Monika Ritsch-Marte, Medizinische Universität Innsbruck
• Prof. Dr. Karin Jacobs, Universität des Saarlandes
• Prof. Dr. Sibylle Günter, Max-Planck-Institut für Plasmaphysik Greifswald

Die vollständige Liste der eingeladenen Referentinnen finden Sie hier.

Da die Hotelkapazitäten in Kaiserslautern erfahrungsgemäß früh ausgelastet sind, empfiehlt das Organisationsteam eine zeitnahe Registrierung und Unterkunftsbuchung.

Weitere Informationen zur Konferenz sowie die Möglichkeit zur Anmeldung finden Sie hier:

Deutsche Physikerinnentagung 2026 – Anmeldung und Informationen

Das Organisationsteam freut sich darauf, Teilnehmerinnen aus ganz Deutschland und darüber hinaus im September 2026 in Kaiserslautern begrüßen zu dürfen.

Kontakt: dpt2026(at)rptu.de

Unser Kollege Sebastian Westrich reichte gemeinsam mit Aditya Kumar und Xinran Wang aus der Kläui-Gruppe der JGU Mainz einen Projektvorschlag für diesen Wettbewerb ein. Mit ihrer Forschungsidee zur Untersuchung sogenannter Van-der-Waals-Magnete mithilfe eines Diamantchips überzeugten sie die anderen Doktorandinnen und Doktoranden des Sonderforschungsbereichs und erreichten schließlich den ersten Platz. 

Das Preisgeld in Höhe von 3000 Euro wird nun zur Umsetzung der Forschungsidee eingesetzt.

https://freundeskreis-rptu.de/aktuelle-news/der-freundeskreis-kuert-local-hero-beim-falling-walls-wettbewerb/

Das Falling Walls Lab ist Teil der internationalen Falling-Walls-Initiative, die den wissenschaftlichen Austausch sowie innovative und gesellschaftlich relevante Ideen fördert. Ziel des Formats ist es, Nachwuchswissenschaftler:innen, Gründer:innen und Vordenker:innen miteinander zu vernetzen und ihre Forschung einer interdisziplinären Jury aus Wissenschaft, Wirtschaft und dem Startup-Umfeld zugänglich zu machen.

Zur Vorbereitung auf den Wettbewerb erhielten die Teilnehmenden ein professionelles Pitch-Training von Katharina Boguslawski, die die jungen Forschenden bei der Entwicklung ihrer Präsentationen und ihres Auftretens unterstützte.

Der Fachbereich Physik der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) erzielte beim Wettbewerb ein herausragendes Ergebnis und sicherte sich sowohl den zweiten als auch den dritten Platz.

Unter dem Motto „Breaking the Wall of Free Radical Detection“ präsentierte die Zweitplatzierte Emma Herbst ihre Forschung zur Detektion freier Radikale mittels Quanten Sensorik. Im Mittelpunkt des Beitrags stand die Entwicklung neuer Ansätze, um hochreaktive kurzlebige Zwischenprodukte direkt unter realistischen Bedingungen sichtbar und messbar zu machen. Ziel der Forschung ist es, photokatalytische Prozesse auf molekularer Ebene besser zu verstehen und dadurch zur Entwicklung nachhaltigerer Technologien wie der grünen Wasserstoffsynthese beizutragen.

Zusätzlich zum Wettbewerbserfolg wurde Emma Herbst von Klaas Bergmann und dem Freundeskreis der RPTU als „Local Hero“ ausgezeichnet. Damit wurden insbesondere die Sichtbarkeit und gesellschaftliche Relevanz der vorgestellten Forschung gewürdigt.

Kawa Noman, der den dritten Platz belegte, präsentierte unter dem Titel „Breaking the Wall of 6G Thermal Limits“ den Prototyp seines Startups TennaSonic. Im Mittelpunkt stand eine neuartige Lösung zur Stabilisierung der Antennenleistung in Smartphones, Fahrzeugen und IoT-Systemen unter extremen thermischen Bedingungen. Ziel der Technologie ist es, selbst bei hohen Temperaturen eine zuverlässige Datenübertragung sicherzustellen, temperaturbedingte Ausfälle zu reduzieren und die Lebensdauer moderner drahtloser Elektroniksysteme nachhaltig zu erhöhen.

Der Fachbereich Physik gratuliert allen Teilnehmenden zu ihren erfolgreichen Präsentationen und insbesondere Tara Garschik zum Gewinn des Wettbewerbs.

Vom 11. bis 13. Mai kommen an der RPTU in Kaiserslautern rund 20 Schülerinnen und Schüler der Klassenstufen 10 und 11 zu einem Physikseminar und zur 3. Runde des Landeswettbewerbs Physik zusammen. Die Hälfte von ihnen tritt in der Endrunde des Wettbewerbs an. Zudem besuchen alle Jugendliche Physik-Workshops und experimentieren im Labor. Dabei stehen unter anderem Wellenoptik und zugehörige Messtechniken, Quantentechnologien und das Arbeiten im Physik-Labor auf dem Programm. Am Mittwoch, den 13. Mai, wird der Sieger des Landeswettbewerbs gekürt.

Eingangs müssen die 20 Schülerinnen und Schüler eine zuvor erstellte Hausarbeit präsentieren und in einem Kolloquium die Ergebnisse ihrer Arbeit aufzeigen. Darüber hinaus sind sie aufgefordert, im Labor zwei Experimente eigenständig durchzuführen und auszuwerten. Die Leistungen beim Experimentieren, dem Kolloquium und der Hausarbeit werden zu gleichen Teilen gewertet und entscheiden schließlich, wer den Wettbewerb gewinnt. Der Sieger wird vom Fachbereich Physik zu einem Praktikum eingeladen, bei dem er Einblick in die Laborarbeit erhält. 

Parallel zu dem Wettbewerb gibt es für alle Schülerinnen und Schüler ein Physikseminar. In Vorlesungen und Experimenten erhalten sie zusammen mit den Wettbewerbsteilnehmern Einblicke in die Physik-Forschung. Es geht unter anderem um eine fundierte Einführung in der Welt der Quantenphysik und Quantenobjekte, um 3D-Mikrodrucken mit Licht und um Problemlösungsstrategien für knifflige Fragen der Physik. Darüber hinaus erhalten alle Jugendliche Informationen zum Frühstudium Physik (FiPS) und zu den Studiengängen Physik, Biophysik und TechnoPhysik, die der Fachbereich Physik an der RPTU anbietet.

Die Schülerinnen und Schüler besuchen verschiedene Gymnasien in Rheinland-Pfalz. 

Der Landeswettbewerb Physik wurde vom Land Rheinland-Pfalz ins Leben gerufen. Er wird vom rheinland-pfälzischen Ministerium für Bildung, der Heraeus-Stiftung, der DPG, dem Landesforschungszentrum Optik und Materialwissenschaft (OPTIMAS), den Sonderforschungsbereichen SFB-TR185 (OSCAR - Open System Control of Atom and Photonic Matter) und SFB-TR173 (SPIN+X – Spin in its collective environment) sowie der Sparkasse Kaiserslautern gefördert.
 

Fragen beantwortet:

Anett Fleischhauer
Dekanat Physik

Tel.: 0631 205-5251
E-Mail: anett.fleischhauer(at)rptu.de

In ihrer Bekanntgabe hebt die EMA insbesondere Hillebrands' wissenschaftliche Leistungen hervor: Mit der Weiterentwicklung der Brillouin-Lichtstreuspektroskopie sowie der Realisierung magnonenbasierter Logikbauelemente habe er die Magnonik als zentrales Feld des modernen Magnetismus etabliert. Zugleich würdigt die EMA seine „engagierte Führung und einflussreiche, zutiefst unterstützende Präsenz" innerhalb der Magnetismus-Community, die maßgeblich zur Stärkung der europäischen Magnetismusforschung beigetragen habe.

Prof. Dr. Burkard Hillebrands studierte Physik an der Universität zu Köln, wo er 1982 sein Diplom erhielt und 1986 promovierte. Nach einem Postdoc-Aufenthalt am Optical Sciences Center in Tucson, Arizona, habilitierte er 1993 an der RWTH Aachen. 1994 folgte er einem Ruf als Associate Professor an die Universität Karlsruhe, bevor er 1995 als ordentlicher Professor an die TU Kaiserslautern (heute RPTU) wechselte, an der er bis 2025 lehrte und heute als Seniorprofessor wirkt. Als hoch angesehener Vertreter der wissenschaftlichen Gemeinschaft hatte er mehrere zentrale Leitungspositionen inne, darunter von 2016 bis 2017 die des wissenschaftlichen Direktors und Vorstands des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden sowie von 2006 bis 2014 die des Vizepräsidenten für Forschung, Technologie und Innovation der TU Kaiserslautern. Er ist Gründungsmitglied der EMA und war von 2019 bis 2022 deren Präsident. Auch nach seiner aktiven Lehrtätigkeit gibt er seine Erfahrung weiter und engagiert sich – unter anderem in Zusammenarbeit mit externen Coaches – im Bereich Mentoring & Coaching – im Rahmen der Nachwuchsförderung an der RPTU Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau.

Der Dominique Givord Award for Advancing Magnetism in Europe wird seit 2020 alle drei Jahre von der European Magnetism Association verliehen. Ausgezeichnet werden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die maßgeblich zur Weiterentwicklung der Magnetismusforschung und der Magnetismus-Community in Europa beigetragen haben. Der Preis erinnert an den 2019 verstorbenen französischen Physiker Dominique Givord, einen der Mitbegründer der EMA. 

Die feierliche Übergabe des Preises erfolgt im Rahmen der Joint European Magnetic Symposia (JEMS) 2027, die vom 29. August bis 3. September 2027 in Prag (Tschechische Republik) stattfinden wird. Dort wird Hillebrands einen Vortrag in der Plenarsitzung halten.

Neue Architektur für „plasmonische Neuronen“ vorgestellt
Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der RPTU Kaiserslautern-Landau hat einen wichtigen Schritt in Richtung ultraschneller, lichtbasierter Computer gemacht. In einem kürzlich veröffentlichten Paper präsentieren die Wissenschaftler ein neuartiges Konzept für sogenannte plasmonische neuronale Architekturen – winzige Bausteine, die wie künstliche Nervenzellen funktionieren, aber mit Licht statt Elektronen arbeiten.

Im Zentrum der Arbeit steht die Entwicklung einer „plasmonischen Nervenzelle“ im Nanometermaßstab. Ziel ist es, die grundlegenden Funktionen biologischer Neuronen – das Empfangen, Gewichten und Verarbeiten von Signalen – direkt in einer physikalischen Struktur zu vereinen.

Licht als Recheneinheit
Statt elektrischer Signale nutzt das System sogenannte Oberflächenplasmonen – Lichtwellen, die an Metalloberflächen entlanglaufen. Diese erlauben es, Informationen extrem schnell und auf kleinstem Raum zu transportieren. Ein besonderer Clou ist die Verwendung des orbitalen Drehimpulses (OAM) von Licht, mit dem mehrere Signale gleichzeitig codiert und parallel verarbeitet werden können.

Die Forschenden zeigen erstmals eine integrierte Plattform, die alle drei zentralen Schritte eines künstlichen Neurons kombiniert: Mehrere Eingangssignale werden gleichzeitig eingespeist und getrennt verarbeitet, die Stärke der Signale wird durch nanoskalige Lücken in den Wellenleitern gezielt angepasst und über einen photoelektrischen Effekt wird das Ergebnis nichtlinear ausgewertet – ähnlich wie bei Aktivierungsfunktionen in neuronalen Netzen. Diese Integration in einem einzigen nanoskaligen Bauelement gilt als entscheidender Fortschritt, da bisherige Ansätze oft mehrere getrennte Komponenten benötigten.

Perspektive: künstlicher neuronaler Netzwerke mit Lichtgeschwindigkeit
Die neue Architektur könnte langfristig den Weg für künstlicher neuronaler Netzwerke auf Lichtbasis ebnen. Solche Systeme versprechen deutlich höhere Geschwindigkeiten und Energieeffizienz als heutige Rechner, die unter dem sogenannten Von-Neumann-Flaschenhals leiden. Die Autoren sehen in dieser Grundlagenstudie großes Potenzial: Künftig könnten komplexe, skalierbare Netzwerke entstehen, die Informationen vollständig optisch – und damit nahezu mit Lichtgeschwindigkeit – verarbeiten. Plasmonische neuronale Architekturen könnten damit eine Schlüsseltechnologie für die nächste Generation ultraschneller, energieeffizienter Computer werden.

Die Studie:
Christopher G. O. Weiß, Tobias Eul, Emily Kruel, Mario F. Pfeiffer, Bert Lägel, Benjamin Stadtmüller, Martin Aeschlimann
“Toward Plasmonic Neuronal Architectures at the Nanometer Scale,”
Nanophotonics: e70066. (2026) https://doi.org/10.1002/nap2.70066.

Ihre persönlichen Eindrücke und Erfahrungen aus dem Aufenthalt können hier nachgelesen werden.

Wir freuen uns, bekannt zu geben, dass unsere Arbeitsgruppe ab sofort Teil dieses interdisziplinären Projekts ist. Das Projekt kombiniert photonische Verfahren, Quantensensorik auf Basis von NV-Zentren in Diamanten sowie neuromonitoring-basierte Methoden. Langfristig sollen diese Technologien in ein chirurgisches Instrument integriert werden, um Nerven in Echtzeit sichtbar zu machen und ihre Funktion zu überprüfen.

Damit soll insbesondere bei komplexen Eingriffen – etwa in der kolorektalen Chirurgie – die Nervenschonung deutlich verbessert werden. Darüber hinaus bietet die Technologie großes Potenzial für weitere medizinische Anwendungen.

Zusammen mit der Medizintechnikfirma Erbe als Projektkoordinator freuen wir uns auf die gemeinsame Bearbeitung dieses Projekts.

Hier geht es zur Projektbeschreibung.

Du gebeisterst dich für nachhaltige und erneuerbare Energien und möchtest mehr dazu lernen? In diesem kostenlosen Workshop der WIPOTEC-Stiftung am 31.03. erfährst du aus Sicht von PhysikerInnen und ChemikerInnen spannende Einblicke zu Themen wie Stoffumwandlung, Energieträgern und Reaktionsprozessen. Außerdem zeigen wir dir, wie eine Solarzelle und Windräder funktionieren, und wie diese eingesetzt werden, um ein Haus nachhaltig mit Strom zu versorgen. 

Weitere Informationen sowie die Anmeldung zu diesem Workshop auf dem Campus der RPTU in Kaiserslautern findest du hier:

https://www.wipotec-stiftung.com/de/workshops/details/green-energy-aus-chemischer-und-pysikalischer-perspektive

Das Programm finden sie hier.

Magnonik ist eine neue Technologie, die Spinwellen – kollektive Anregungen von Elektronenspins in magnetischen Materialien – als Alternative zu elektrischen Signalen nutzt. Die Verbreitung dieser Technologie war bisher durch die Notwendigkeit eines externen Magnetfelds eingeschränkt, was ihre Integration in Chips verhindert hat.

Das neue, am Politecnico entwickelte Bauteil überwindet diese Hürde: Es ist miniaturisiert (100 × 150 Quadratmikrometer, also viel kleiner als aktuelle Hochfrequenz-Signalverarbeitungsgeräte auf Basis von Schallwellen), vollständig auf Silizium integriert – und damit mit bestehenden elektronischen Plattformen kompatibel – und funktioniert dank einer innovativen Kombination aus permanenten SmCo-Mikromagneten und Magnetflusskonzentratoren ohne externe Magnete.

Der Spinwellenleiter besteht aus CoFeB und ist mit zwei Antennen für die Ein- und Ausgabe des HF-Signals ausgestattet. Das transversale Magnetfeld kann durch Variieren des Abstands zwischen den Magneten und Konzentratoren sehr präzise zwischen 11 und 20,5 mT moduliert werden. Dadurch kann die Betriebsfrequenz zwischen 3 und 8 GHz eingestellt und die Phasenverschiebung bei 6 GHz auf bis zu 120 Grad abgestimmt werden.

Die Forschenden weisen darauf hin, dass die Prototypen nicht nur das Prinzip der Technologie demonstrieren, sondern bereits als Zeitverzögerungsleitungen und Phasenschieber ohne Anwendung eines externen Vorspannungsfeldes funktionieren. Das Design könnte in MEMS integriert werden, um die Geräte in Echtzeit neu zu konfigurieren. Die Wahl von SmCo-Mikromagneten gewährleistet, dass sie bei Temperaturen von bis zu 200 °C stabil bleiben und das Magnetfeld ohne Energieverbrauch erzeugen können.

Riccardo Bertacco vom Fachbereich Physik des Politecnico di Milano erklärt: „Dieses Ergebnis ist ein entscheidender Schritt, um Spinwellen aus dem Labor in eine Technologie zu überführen, die tatsächlich in Telekommunikationssysteme und elektronische Schaltungen integriert werden kann.“

Silvia Tacchi vom CNR-IOM fügt hinzu: „Diese Entdeckung stellt einen wichtigen Fortschritt auf dem Gebiet der Magnonik dar und bringt die Integration von Spinwellen-Chips in elektronische Geräte einen Schritt näher.“

Die Entwicklung dieser Geräte ist Teil des Projekts MandMEMS, das von der Europäischen Union im Rahmen von Horizon Europe finanziert wird. Der Koordinator des Projekts, Philipp Pirro von der RPTU, integriert diesen Erfolg in die Projekt-Roadmap: „Aufbauend auf diesem Meilenstein können wir nun die nächsten Herausforderungen in Angriff nehmen, wie beispielsweise die weitere Steigerung der Übertragungseffizienz der Geräte. Aufgrund der bisher erzielten großen Verbesserungen sind wir zuversichtlich, bald marktfähige Geräte für 6G präsentieren zu können, die auf eigenständigen Spinwellen-Chips basieren.“

Das Konsortium umfasst verschiedene europäische Forschungszentren und Industriepartner mit Fachkenntnissen in den Bereichen Magnonik, MEMS, HF-Elektronik und Materialwissenschaften. Ziel ist die Entwicklung einer Technologieplattform, die die Kommunikationsgeräte der Zukunft effizienter, kompakter und rekonfigurierbarer macht und damit den Weg für neue Anwendungen in der Telekommunikation und Hochfrequenzelektronik ebnet.

Mit dieser Innovation haben das Politecnico di Milano, die RPTU und das Istituto Officina dei Materiali - CNR-IOM den Grundstein für kompakte, stromsparende und leistungsstarke Geräte gelegt, die nicht nur für die Telekommunikation der Zukunft, sondern auch für die Unterhaltungselektronik, den Automobilsektor, die Diagnostik und ganz allgemein für alle Anwendungen, die eine integrierte Verarbeitung von Hochfrequenzsignalen erfordern, von Bedeutung sein könnten.

Website des Projekts: 
www.mandmems.eu

Die Studie:
M. Cocconcelli, F. Maspero, A. Micelli, A. Toniato, A. Del Giacco, N. Pellizzi, A. E. Plaza, A. Cattoni, M. Madami, R. Silvani, C. Adelmann, A. A. Hamadeh, P. Pirro, S. Tacchi, F. Ciubotaru, R. Bertacco, Standalone Integrated Magnonic Devices. Adv. Mater. 2025, 2503493.
https://doi.org/10.1002/adma.202503493

Wir heißen ihn herzlich willkommen und freuen uns auf die zukünftige Zusammenarbeit.

Zwei Supraleiter, getrennt durch eine hauchdünne Isolationsschicht – so schlicht sieht ein Josephson-Kontakt aus. Doch trotz der simplen Struktur birgt er einen quantenmechanischen Effekt, der heute zu den wichtigsten Werkzeugen moderner Technologie zählt: Josephson-Kontakte bilden unter anderem das Herzstück vieler Quantencomputer oder ermöglichen hochpräzise Messungen – wie etwa die Messung sehr schwacher Magnetfelder. Dies wird unter anderem bei der Magnetenzephalographie (MEG) genutzt, also in der medizinischen Diagnostik bei der Untersuchung von Magnetfeldern im Gehirn.

Grundsätzlich sollte man wissen: Prozesse, die in einem Josephson-Kontakt ablaufen, spielen sich auf der Ebene einzelner Quanten ab und sind im Supraleiter nur schwer direkt zu beobachten. Um die mikroskopischen Vorgänge dennoch experimentell zugänglich zu machen, greifen Forschende zu einem Trick – der sogenannten Quantensimulation. Verallgemeinernd gesagt, wird dabei ein komplexes Quantensystem auf ein anderes, besser beobachtbares System übertragen. So lassen sich Effekte untersuchen, die in ihrem herkömmlichen Umfeld kaum zugänglich sind.

An der RPTU Kaiserslautern-Landau hat ein experimentelles Forschungsteam um Herwig Ott dieses Prinzip nun auf den Josephson-Effekt angewendet. Statt Supraleiter nutzten sie ein ultrakaltes Gas aus Atomen, ein sogenanntes Bose-Einstein-Kondensat. Zwei solcher Kondensate haben die Forschenden durch eine sehr dünne optische Barriere getrennt, die mit einem fokussierten Laserstrahl erzeugt und periodisch bewegt wurde. Auf diese Weise simulierten die Forschenden, was in einem supraleitenden Josephson-Kontakt unter Mikrowellenbestrahlung geschieht. Die Mikrowellenstrahlung dient dazu, zusätzlich einen Wechselstrom durch den Josephson-Kontakt zu erzeugen. 

Shapiro-Stufen sind ein universelles Phänomen

Das Resultat der Quantensimulation war eindrucksvoll: In dem atomaren System traten die charakteristischen Shapiro-Stufen auf – quantisierte Spannungsplateaus, die zur Eichung der elektrischen Spannung dienen. Sie hängen nur von Naturkonstanten und der Frequenz der Modulation ab und bilden die Grundlage, mit der weltweit das Spannungsnormal für das „Volt“ realisiert wird. „In unserem Experiment konnten wir erstmals die dabei entstehenden Anregungen sichtbar machen. Dass sich dieser Effekt nun in einem völlig anderen physikalischen System – einem Ensemble ultrakalter Atome – zeigt, bestätigt, dass Shapiro-Stufen ein universelles Phänomen sind“, konstatiert Herwig Ott. 

Die Untersuchung wurde gemeinsam mit den Theoriegruppen von Ludwig Mathey von der Universität Hamburg und Luigi Amico vom Technology Innovation Institute in Abu Dhabi durchgeführt. Die Arbeit liefere ein Lehrbeispiel für Quantensimulation, fasst Herwig Ott die Ergebnisse weiter zusammen: „Ein quantenmechanischer Effekt aus der Festkörperphysik wird in ein völlig anderes System übertragen – und doch bleibt seine Essenz dieselbe. So werden Brücken gebaut zwischen den Quantenwelten der Elektronen und Atome.“ 

Mithilfe von Atomen die Welt der Elektronen verstehen

In Zukunft wollen Ott und sein Team mehrere solcher „Bauelemente“ miteinander verbinden, „um richtige Schaltkreise für Atome zu bauen“. Anstelle von Elektronen würden dann Atome durch den Schaltkreis fließen – ein Arbeitsgebiet, das sich „Atomtronics“ nennt. „Solche Schaltkreise sind besonders gut geeignet, um kohärente Effekte, also wellenartige Effekte, zu beobachten“, sagt Erik Bernhart, der als Doktorand die Experimente durchgeführt hat. Außerdem könne man in atomaren Schaltkreisen die Bewegung der Atome direkt „sehen“, was bei Elektronen im Festkörper sehr viel schwieriger ist. „Daneben wollen wir weitere fundamentale Bauelemente, die aus der Elektronik bekannt sind, für unsere Atome nachbauen und auf mikroskopischer Ebene genau verstehen.“

Die Studie:

Erik Bernhart, Marvin Röhrle, Vijay Pal Singh, Ludwig Mathey, Luigi Amico, and Herwig Ott
“Observation of Shapiro steps in an ultracold atomic Josephson junction”
www.science.org/doi/10.1126/science.ads9061

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:

Prof. Dr. Herwig Ott
Fachbereich Physik der 
Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU)

T: +49 631 205 2817
E: herwig.ott(at)rptu.de

Ansprechpartner Presse:

Julia Reichelt
Universitätskommunikation

T: 0631 205-5784
E: presse(at)rptu.de

Der Eintritt kostet 7€, neben einer breiten Auswahl an Longdrinks, Cocktails, Wein und Shots gibt es heißen Glühwein oder Punsch und wieder flüssiges Gold von Kirner sowie Verpflegung von Boll Burger.

Wie bei jeder Nikofete wird es auch dieses Jahr zwei Stages geben. Auf der einen Stage erwarten euch MALTÖO und PYROTIK, die den ganzen Abend Techno auflegen werden und auf der anderen Stage ein Party-Mix von EIDI.

Bitte zieht euch warm an, falls es zu Wartezeiten kommen sollte. Drinnen steht euch eine kostenlose Garderobe zur Verfügung, an der ihr Jacken und Ähnliches abgeben könnt, um anschließend im Foyer unbeschwert feiern zu können.

Falls ihr die Fete unterstützen wollt, werden auch aktuell noch Helfer gesucht! 
Für die erste Helferschicht erhält jeder 5 Getränkegutscheine und freien Eintritt! Diese könnt ihr für verschiedenste Getränke einlösen. Bei zwei absolvierten Schichten bekommt ihr 3 weitere Getränkegutscheine und werdet zusätzlich zu unserem Helferessen eingeladen. Dauerhelfer (min. 3 Schichten) erhalten zusätzlich ein T-Shirt. Wer helfen möchte, kann sich in den Listen vor dem AStA-Büro in Gebäude 46 eintragen.

Wir freuen uns auf euch!
 

Begeben Sie sich mit Prof. Dr. Akashdeep Kamra auf eine Reise in die bemerkenswerte Welt der Quantenphysik und entdecken Sie die bahnbrechenden Errungenschaften, die mit dem Nobelpreis für Physik 2025 ausgezeichnet wurden. Der Vortrag findet auf Englisch statt.

          Wann: 11. Dezember 2025, 19:00 Uhr

          Wo: Gebäude 46, Raum 215 (Vorlesungssaal)

Studierende, Mitarbeiter und Gäste sind herzlich willkommen.
Wir freuen uns auf einen gemeinsamen, inspirierenden Abend!

Akustische Frequenzfilter, die elektrische Signale in miniaturisierte Schallwellen umwandeln, trennen die verschiedenen Frequenzbänder für Mobilfunk, WLAN sowie GPS in Smartphones voneinander. Physiker der RPTU konnten nun zeigen, dass solche miniaturisierten Schallwellen stark an Spinwellen in Yttrium-Eisen-Granat koppeln können. Dabei entstehen neuartige hybride Spin-Schall-Wellen im Gigahertz-Frequenzbereich. Die Nutzung solcher nanoskaligen hybriden Spin-Schall-Wellen eröffnet Potenzial für agile Frequenzfilter für die kommende Mobilfunkgeneration 6G. Die grundlegende Studie der RPTU-Forscher ist im Fachmagazin Nature Communicationserschienen. 

Akustische Oberflächenwellen (englisch: Surface Acoustic Waves, SAWs) sind allgegenwärtig. Sie entfalten zerstörerische Kraft in Form von Erdbebenwellen und verrichten gleichzeitig gänzlich unbemerkt, aber milliardenfach eingesetzt, ihren Dienst in der Form miniaturisierter Frequenzfilter im Gigahertz-Frequenzbereich in Smartphones. 

Das Forschungsteam der RPTU um Professor Mathias Weiler arbeitet daran, neuartige Anwendungsfelder für solche miniaturisierten schallbasierten Mikrowellenkomponenten zu eröffnen. Entscheidend dabei ist die Vernetzung der etablierten SAW-Technologie mit Spinphänomenen. „Schallwellen können sich nicht nur in Luft, sondern auch in Materie ausbreiten. Dabei oszillieren die Gitteratome des Materials“ erklärt der Physiker. Da die Elektronen der Gitteratome einen quantenmechanischen Drehimpuls, den Spin, besitzen, kann auch dieser zur Oszillation angeregt werden. Die Schallwellen erzeugen dann Spinwellen in magnetisch geordneten Materialien.

Schallwellen und Spinwellen, die koexistieren

Das Forschungsteam hat solche kollektiven akustischen Anregungen von Spins im ferrimagnetischen Isolator Yttrium-Eisen-Granat (YIG) untersucht. YIG weist eine äußerst lange Lebensdauer von Spinwellen auf, und ist daher ein ideales Untersuchungsobjekt. Die nun veröffentlichte Arbeit zeigt, dass sich in einem nanostrukturierten akustischen Oberflächenwellenresonator hybride Anregungen – sogenannte Magnon-Polaronen – bilden lassen.  „Wir haben beobachtet, dass die quantenmechanische Kopplung von Spin und Schall dazu führen kann, dass sich eine neuartige chimäre Welle bildet, die weder Schallwelle noch Spinwelle ist. Spin und Schall lassen sich in dieser Anregung nicht mehr trennen, sondern koexistieren.“, führt Kevin Künstle, Erstautor der Studie, aus.

Akustische Filter und ferrimagnetische Isolatoren vereint

Insbesondere ist es den Forschern gelungen zu zeigen, dass diese chimäre Welle zeitlich periodisch zwischen Schall- und Spinzustand oszilliert. Die charakteristische Übergangsfrequenz dieser Oszillation – die sogenannte Rabi-Frequenz – ist dabei deutlich größer als alle Verlustraten im System. Das ist der eindeutige Beweis dafür, dass sich das System im Regime der starken Kopplung befindet. 

Zur Erklärung dieser Phänomene konnte gemeinsam mit Kollegen der RPTU-Arbeitsgruppe um Professor Akashdeep Kamra ein theoretisches Modell entwickelt werden, welches die beobachtete Kopplungsstärke quantitativ vorhersagen kann. 

Das quantitative Verständnis der Kopplungsphänomene sowie die ebenfalls in der Arbeit gezeigte Kontrolle über die Stärke der Spin-Schall-Kopplung eröffnet neue Perspektiven für die technologische Nutzung hybrider Zustände aus Schall- und Spinwellen. „Unsere hybride Spin-Schall Anregungen vereinen zwei Säulen der Mikrowellentechnologie: akustische Filter und ferrimagnetische Isolatoren“, ergänzt Professor Weiler. „In Zukunft könnten solche Systeme genutzt werden, um die Funktionalität miniaturisierter Mikrowellenbauteile zu erweitern. Es ließen sich etwa agile Frequenzfilter realisieren, die sich im Betrieb verstellen lassen. Dies eröffnet neue Konzepte für die Implementierung von 6G-Kommunikationsnetzen, dem Mobilfunkstandard der Zukunft.“

Die vorliegende Forschungsarbeit wird vom Europäischen Forschungsrat durch den ERC Consolidator Grant „MAWiCS – magnetoacoustic waves in complex spin systems“ sowie durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Sonderforschungsbereiches „Spin+X“ gefördert.

Die aktuelle Studie:

K. Künstle, Y. Kunz, T. Moussa, K. Lasinger, K. Yamamoto, P. Pirro, J. F. Gregg, A. Kamra, and M. Weiler, Magnon-polaron control in a surface magnetoacoustic wave resonator, Nat Commun 16, 10116 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-66301-x

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Kevin Künstle
T: 0631 205-4616
E: kuenstle(at)rptu.de

Prof. Dr. Mathias Weiler
T: 0631 205-4099
E: mweiler(at)rptu.de

„Professor Widera vereint herausragende Forschung von internationalem Rang, die Entwicklung innovativer Technologien, erfolgreiche Didaktik sowie wissenschaftspolitisches Engagement in dem besonders zukunftsträchtigen Feld der Quantenphysik. Für diese vorbildlichen Leistungen wird er mit dem Akademiepreis geehrt“, so die Präsidentin der Akademie, Prof. Andrea Rapp.

Der rheinland-pfälzische Wissenschaftsminister Clemens Hoch gratuliert dem Preisträger ebenfalls: „Exzellente Lehre lebt von Kreativität, Leidenschaft und der Haltung, dass Lernen immer auch eine persönliche Begegnung ist, die die Studierenden begeistert, zum Mitdenken anregt und zukunftsweisende Veränderungen anstößt. All dies verkörpert Professor Widera. Mit dem Akademiepreis zeichnen wir aber nicht nur hervorragende Lehre aus, sondern würdigen eine Persönlichkeit, die exzellente Leistungen in der Forschung und besonderes Engagement in allen Leistungsbereichen der Wissenschaft vorweist. Ich gratuliere ihm sehr herzlich zu dieser Auszeichnung.“

Auch Prof. Malte Drescher, Universitätspräsident der RPTU Kaiserslautern-Landau, würdigt die Erfolge des Preisträgers: „Artur Widera leistet Pionierarbeit an der Schnittstelle von Physik, Materialwissenschaft und Technologie. Seine Forschungsarbeiten, etwa zu Einzelatomsystemen, ultrakalten Quantengasen und optisch aktiven Fehlstellen in Diamanten, tragen maßgeblich dazu bei, die Quantenwelt besser zu verstehen und sie für zukünftige Anwendungen nutzbar zu machen. Der Akademiepreis des Landes Rheinland-Pfalz würdigt somit eine Persönlichkeit, die Spitzenforschung und Lehre an der RPTU in herausragender Weise verkörpert.“

Der Akademiepreis wird seit 2001 vom Land Rheinland-Pfalz in Kooperation mit der Akademie der Wissenschaften und der Literatur | Mainz verliehen. Ausgezeichnet werden Persönlichkeiten, die im Bereich der Hochschulen des Landes exzellente und vorbildhafte Leistungen in Lehre und Forschung erbracht und maßgeblich den wissenschaftlichen Nachwuchs gefördert haben. Der Preis ist mit 25.000 Euro dotiert.

Quantensensoren sollen es erstmals ermöglichen, Krankheitsabläufe in lebenden Zellen zu überwachen, ohne dabei Spuren zu hinterlassen. An der RPTU forschen eine Physikerin und zwei Biologen an derartigen Mini-Sensoren, die mittels Laserlicht leuchten und ihr Leuchten messbar verändern, wenn sie auf Schadstoffe treffen. Sie wollen damit insbesondere reaktive Sauerstoffspezies, die zur Entstehung von neuropsychiatrischen und neurodegenerativen Erkrankungen beitragen, aufspüren. Die Carl-Zeiss-Stiftung fördert den Ansatz, der ein neues Forschungsfeld erschließen könnte, mit einer „CZS Wildcard“, verbunden mit finanziellen Mitteln von knapp 900.000 Euro. 

Das Team um Professorin Elke Neu-Ruffing, Professor Jan Pielage und Professor Volker Scheuss erforscht genetisch kodierte Quantensensoren (GEQS) – das sind Biosensoren, die genetisch in Zellen integriert werden. Dort sollen sie Krankheitsabläufe überwachen. Bislang kommen hierfür genetisch kodierte, fluoreszierende, das heißt leuchtende, Proteine zum Einsatz, die ihre Fluoreszenz aufgrund chemischer Interaktionen verändern. Die chemische Reaktion verändert jedoch auch die lokalen Konzentrationen der Reaktionspartner und stört so den physiologischen Prozess. 

Sensoren aus der Quantenwelt

Quantensensoren können dagegen zerstörungsfrei arbeiten, indem sie zelluläre Schadstoffe über magnetische Wechselwirkungen nachweisen. Sie nutzen den Eigendrehimpuls (Spin) und die damit verbundenen magnetischen Eigenschaften, die Quantenteilchen natürlicherweise mitbringen. Kommt es zum Kontakt mit reaktivem Sauerstoff, sorgt sein magnetisches Moment dafür, dass sich die Fluoreszenz und damit das Leuchten der eingesetzten Nachweisproteine ändert. 

Impuls für die personalisierte Medizin

Die Sensoren sollen zunächst in Nervenzellen zum Einsatz kommen, um zum Verständnis von neuropsychiatrischen und neurodegenerativen Erkrankungen beizutragen. Doch damit ist noch mehr möglich: „Denkbar ist zum Beispiel, dass man mittels Quantensensoren die Aktivität von Neuronen messen kann, ebenso wie die Signalübertragung im Nervensystem, die über Ionen-Kanäle erfolgt“, erläutert Neu-Ruffing. „In die Zukunft, über das jetzige Projekt hinausgedacht, könnte unsere Forschung dazu beitragen, die personalisierte Medizin zu fördern. Etwa durch das Untersuchen von Neuronen, die aus den Stammzellen von Patienten abgeleitet werden. So könnte man unter anderem die Rolle reaktiver Sauerstoffspezies bei bestimmten Patientengruppen entschlüsseln und optimal passende Medikamente finden.“

Als „wilde“ Forschungsidee gefördert

Das Förderprogramm CZS Wildcard unterstützt unkonventionelle, „wilde“ Ideen im MINT-Bereich, die radikal neu, ungewöhnlich und damit besonders wagemutig sind und ein hohes Innovationspotenzial besitzen. CZS Wildcard richtet sich an interdisziplinäre Konsortien aus mindestens drei Forschenden. 

Wissenschaftliche Ansprechpartnerin:

Prof. Dr. Elke Neu-Ruffing
Fachbereich Physik an der RPTU

Tel.: 0631 205-5788
E-Mail: nruffing(at)rptu.de

Pressekontakt:

Julia Reichelt
Universitätskommunikation

E-Mail: presse(at)rptu.de

+++

Über die Carl-Zeiss-Stiftung

Die Carl-Zeiss-Stiftung hat sich zum Ziel gesetzt, Freiräume für wissenschaftliche Durchbrüche zu schaffen. Als Partner exzellenter Wissenschaft unterstützt sie sowohl Grundlagenforschung als auch anwendungsorientierte Forschung und Lehre in den MINT-Fachbereichen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik). 1889 von dem Physiker und Mathematiker Ernst Abbe gegründet, ist die Carl-Zeiss-Stiftung eine der ältesten und größten privaten wissenschaftsfördernden Stiftungen in Deutschland. Sie ist alleinige Eigentümerin der Carl Zeiss AG und SCHOTT AG. Ihre Projekte werden aus den Dividendenausschüttungen der beiden Stiftungsunternehmen finanziert.

Das Team um Professorin Elke Neu-Ruffing, Professor Jan Pielage und Professor Volker Scheuss erforscht genetisch kodierte Quantensensoren (GEQS) – das sind Biosensoren, die genetisch in Zellen integriert werden. Dort sollen sie Krankheitsabläufe überwachen. Bislang kommen hierfür genetisch kodierte, fluoreszierende, das heißt leuchtende, Proteine zum Einsatz, die ihre Fluoreszenz aufgrund chemischer Interaktionen verändern. Die chemische Reaktion verändert jedoch auch die lokalen Konzentrationen der Reaktionspartner und stört so den physiologischen Prozess. 

Sensoren aus der Quantenwelt

Quantensensoren können dagegen zerstörungsfrei arbeiten, indem sie zelluläre Schadstoffe über magnetische Wechselwirkungen nachweisen. Sie nutzen den Eigendrehimpuls (Spin) und die damit verbundenen magnetischen Eigenschaften, die Quantenteilchen natürlicherweise mitbringen. Kommt es zum Kontakt mit reaktivem Sauerstoff, sorgt sein magnetisches Moment dafür, dass sich die Fluoreszenz und damit das Leuchten der eingesetzten Nachweisproteine ändert. 

Impuls für die personalisierte Medizin

Die Sensoren sollen zunächst in Nervenzellen zum Einsatz kommen, um zum Verständnis von neuropsychiatrischen und neurodegenerativen Erkrankungen beizutragen. Doch damit ist noch mehr möglich: „Denkbar ist zum Beispiel, dass man mittels Quantensensoren die Aktivität von Neuronen messen kann, ebenso wie die Signalübertragung im Nervensystem, die über Ionen-Kanäle erfolgt“, erläutert Neu-Ruffing. „In die Zukunft, über das jetzige Projekt hinausgedacht, könnte unsere Forschung dazu beitragen, die personalisierte Medizin zu fördern. Etwa durch das Untersuchen von Neuronen, die aus den Stammzellen von Patienten abgeleitet werden. So könnte man unter anderem die Rolle reaktiver Sauerstoffspezies bei bestimmten Patientengruppen entschlüsseln und optimal passende Medikamente finden.“

Als „wilde“ Forschungsidee gefördert

Das Förderprogramm CZS Wildcard unterstützt unkonventionelle, „wilde“ Ideen im MINT-Bereich, die radikal neu, ungewöhnlich und damit besonders wagemutig sind und ein hohes Innovationspotenzial besitzen. CZS Wildcard richtet sich an interdisziplinäre Konsortien aus mindestens drei Forschenden. 

Wissenschaftliche Ansprechpartnerin:

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Über die Carl-Zeiss-Stiftung

Die Carl-Zeiss-Stiftung hat sich zum Ziel gesetzt, Freiräume für wissenschaftliche Durchbrüche zu schaffen. Als Partner exzellenter Wissenschaft unterstützt sie sowohl Grundlagenforschung als auch anwendungsorientierte Forschung und Lehre in den MINT-Fachbereichen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik). 1889 von dem Physiker und Mathematiker Ernst Abbe gegründet, ist die Carl-Zeiss-Stiftung eine der ältesten und größten privaten wissenschaftsfördernden Stiftungen in Deutschland. Sie ist alleinige Eigentümerin der Carl Zeiss AG und SCHOTT AG. Ihre Projekte werden aus den Dividendenausschüttungen der beiden Stiftungsunternehmen finanziert.

Die Nationale Universität für Wissenschaft und Technologie Politehnica Bukarest ist Rumäniens führende Einrichtung für Wissenschaft und Technologie, die für ihre akademische Exzellenz und ihre zukunftsorientierten Bildungsprogramme bekannt ist. Mit 15 Fakultäten in Bukarest und weiteren sechs in Pitești spielt die Universität eine wichtige Rolle bei der Ausbildung der nächsten Generation von Fachleuten, Ingenieuren, Forschern und Innovatoren für die regionale und globale Industrie. Das Bildungsmodell der Universität basiert auf Exzellenz in Lehre und Forschung und fördert die Fähigkeiten und Denkweisen, die erforderlich sind, um in einer sich schnell entwickelnden globalen Landschaft erfolgreich zu sein.

Eines der fortschrittlichsten Forschungsgebiete der Universität ist die Kernphysik. Am Fachbereich Physik der Fakultät für Angewandte Wissenschaften arbeiten Professoren, Spezialisten und Studenten gemeinsam daran, die Herausforderungen von ultraintensiven Lasern und hochbrillanten Gammastrahlen zu bewältigen. Diese Spitzentechnologien ermöglichen bahnbrechende Studien in der Kern- und Photonuklearwissenschaft.

Ein wichtiger Partner bei diesem Vorhaben ist das IFIN-HH (Horia Hulubei National Institute for R&D in Physics and Nuclear Engineering) im Rahmen der Zusammenarbeit beim Projekt ELI-NP (Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics). Diese Partnerschaft ist in die Doktorandenschule für Laser und Beschleuniger – Technik und Anwendungen integriert und bietet außergewöhnliche Möglichkeiten für die Doktorandenausbildung und Spitzenforschung.

Hauptziele der Zusammenarbeit:

• Förderung der Spitzenforschung in der Kern- und Photonuklearwissenschaft unter Verwendung von ultraintensiven Laser- und Gammastrahltechnologien.
• Entwicklung von Humankapital durch Bereitstellung von Doktoranden- und Postdoktorandenausbildung, Mentoring und gemeinsamer Betreuung durch RPTU, Politehnica Bukarest und IFIN-HH.
• Gemeinsame Nutzung der Infrastruktur durch koordinierten Zugang zu Einrichtungen, Versuchshallen und Hochleistungsrechenressourcen.
• Gewinnung wettbewerbsfähiger Finanzmittel durch koordinierte Anträge bei nationalen und europäischen Programmen.
• Beschleunigung des Technologietransfers und der Innovation, einschließlich Instrumentierung, Diagnostik und fortschrittlicher Steuerungssysteme.
• Weiterer Ausbau der internationalen Sichtbarkeit durch die Ausrichtung von Workshops, Sommerschulen und Gastwissenschaftleraustauschprogrammen, die globale Netzwerke stärken.

Am Lehrstuhl für Optische Quantenmesstechnik der Fakultät für Physik der RPTU ermöglicht die neue Zusammenarbeit gemeinsame Experimente in Bereichen wie der Entwicklung neuartiger Leistungsbereiche in linearen [1,2] sowie nichtlinearen [3,4] passiven optischen Resonatoren. Ein Schritt zur Annäherung der Hochschulbildung an den beiden Universitäten ist die Zusammenarbeit von Prof. Ioachim Pupeza, Leiter des Labors für Lichtwellenmesstechnik, mit der Doktorandenschule für Laser- und Beschleunigertechnik und -anwendungen (S.D.I.A.L.A) an der Politehnica Bukarest.

[1] H. Carstens, N. Lilienfein, S. Holzberger, C. Jocher, T. Eidam, J. Limpert, A. Tünnermann, J. Weitenberg, D. C. Yost, A. Alghamdi, Z. Alahmed, A. Azzeer, A. Apolonski, E. Fill, F. Krausz, and I. Pupeza, "Megawatt-scale average-power ultrashort pulses in an enhancement cavity," Optics Letters 39, 2595 (2014)

[2] P. Sulzer, M. Högner, A.-K. Raab, L. Fürst, E. Fill, D. Gerz, C. Hofer, L. Voronina, and I. Pupeza, "Cavity-enhanced field-resolved spectroscopy," Nature Photonics 16, 692–697 (2022)

[3] N. Lilienfein, C. Hofer, M. Högner, T. Saule, M. Trubetskov, V. Pervak, E. Fill, C. Riek, A. Leitenstorfer, J. Limpert, F. Krausz, and I. Pupeza, "Temporal solitons in free-space femtosecond enhancement cavities," Nature Photonics 13, 214–218 (2019)

[4] I. Pupeza, C. Zhang, M. Högner, and J. Ye, "Extreme-ultraviolet frequency combs for precision metrology and attosecond science," Nature Photonics 15, 175–186 (2021)

rptu.de/newsroom/neuigkeiten/detail/news/studierenden-die-quantenwelt-hands-on-erschliessen-christina-joerg-erhaelt-lehrpreis-der-rptu-in-kaiserslautern

Christina Jörg begleitet Studierende fachlich von den Ursprüngen der Quantenphysik bis zum eigenen Forschungsfeld, der Quantensimulation. „Mich faszinieren Quantenphänomene in Festkörpern. Da diese meistens nicht direkt zugänglich sind, nutzen wir in meiner Arbeitsgruppe Lichtstrukturen als Modellsysteme, verändern die Versuchsbedingungen und beobachten die Ergebnisse. So gelingt es, Effekte nachzuahmen und Neues zu entdecken – ein möglicher erster Schritt hin zur technologischen Nutzung.“

Forschung und Lehre verzahnen

Um den Studierenden des internationalen Masterstudiengangs „Advanced Quantum Physics“ praktische Einblicke in die Forschung zu geben, setzt Jörg auf neue Lehrformate. In vorlesungsbegleitenden Laborübungen erfahren Studierende unmittelbar, wie Theorie und Experiment ineinandergreifen. „Es gibt dabei immer ein festgelegtes Thema – etwa photonische Kristalle“, erklärt sie. „Die Studierenden erzeugen eigenhändig solche Modellsysteme und vermessen sie anschließend. Auf diese Weise erlernen sie gängige Forschungsmethoden, vertiefen ihr Wissen und bereiten sich optimal auf Masterarbeit und Berufseinstieg vor.“

Für die Weiterentwicklung ihres praxisorientierten Lehr-Lern-Konzepts erhielt sie kürzlich einen „Fulbright-Cottrell Award“ der deutsch-amerikanischen Fulbright-Kommission. „Viele internationale Studierende, die zu uns kommen, bringen nur wenig Laborerfahrung mit. Mit der Förderung möchte ich unseren Ansatz verstetigen und weitere Arbeitsgruppen einbeziehen. Nebenbei erleichtern die gemeinsamen Laborübungen die Integration und fördern den Austausch“, so Jörg.

Aktives Lernen im Mittelpunkt

Besonders wichtig ist ihr, die Wissensvermittlung aktivierend zu gestalten. Deshalb nimmt sie nicht nur die Rolle der Erzählerin ein, sondern regt ihre Studierenden zur Reflexion an – etwa durch Quizfragen, die sie in die Vorlesungen einstreut und im Team bearbeiten lässt. „So merken die Studierenden direkt, ob sie den Lehrstoff verstanden haben“, betont Jörg.

Auch Methoden wie der „Inverted Classroom“ kommen zum Einsatz: Theoretische Grundlagen erarbeiten sich die Studierenden per Video im Selbststudium, die Präsenzzeit dient der gemeinsamen Diskussion. „Das eignet sich besonders für längere Herleitungen, bei denen man als passiver Zuhörer sonst leicht die Konzentration verliert.“

„Quantenphysik scheint ungewohnt, steckt aber überall drin“

Die Vorlesung „Experimentelle Quantenphysik“, die Bachelorstudierende verschiedener Studiengänge in der Physik hören, arbeitet sich vom Großen ins Kleine vor – um den Einstieg in die Thematik zu erleichtern: „Wie hat man Elektronen erstmals sichtbar gemacht? Woher weiß man, dass sie geladen sind? Wie erschließt sich daraus der Atomaufbau?“, erläutert Jörg. „Das machen Experimente, die meine Kollegen aus der Vorlesungssammlung ganz toll aufbereiten, greifbar. Denn zu Beginn wirkt Quantenphysik oft fremd und ungewohnt. Doch genau darin liegt ihr Reiz: Sie eröffnet eine völlig neue Sicht auf die Welt. Spätestens, wenn wir herleiten, dass es Laser nur dank Quantenphysik gibt oder dass sie in Smartphones steckt, wird klar: Quantenphysik macht Sinn, und unsere moderne Welt überhaupt erst möglich.“ Beim Verstehen der Quantenphysik helfen auch die Übungsleitenden, von denen zwei dieses Jahr auch selbst eine Auszeichnung für ihre Lehrleistung bekommen haben.

Nominiert durch Studierende

Die Nominierung für den Distinguished Teaching Award verdankt Jörg insbesondere ihren Studierenden. Diese vergeben für ihre Wissensvermittlung nur Bestnoten. „Dank guter Vorbereitung und Praxisbezogenheit vermittelt Frau Jörg den Lehrstoff, auch in Verbindung zu anderen wissenschaftlichen Teilgebieten, sehr anschaulich. Sie fördert aktive Mitarbeit und selbstständiges Lernen auch über die Vorlesung hinaus. Auf Grundlage einer von ihr selbst initiierten und durchgeführten Vorlesungsumfrage passte sie außerdem von Beginn an die Vorlesung stetig an die Bedürfnisse der Studierenden an“, ist unter anderem in der Nominierungsschrift zu lesen.

Pressekontakt:
Hannelore König
Programmkoordination Hochschuldidaktik und Förderprogramme Lehre
Zentrum für Innovation und Digitalisierung in Studium und Lehre (ZIDiS)
Telefon: 0631 205-5592 
E-Mail: hannelore.koenig(at)rptu.de
www.rptu.de/s/summerschool

 Über den Distinguished Teaching Award

Die Vergabe des Distinguished Teaching Award wurde an der Technischen Universität Kaiserslautern 2014 initiiert, um herausragendes Engagement und exzellente Leistungen in der akademischen Lehre zu würdigen. Der Award zeichnet Lehrpersonen aus, die sich in besonderer Weise in den Bereichen Lehre, Prüfung, Beratung und Betreuung von Studierenden hervortun. Das Engagement kann sich auf die Konzeption und Implementierung innovativer Studiengangelemente (curriculare Elemente) ebenso beziehen wie auf die Entwicklung und den erfolgreichen Einsatz von innovativen Lehr- und Lernmaterialien (z. B. im Bereich eTeaching). Auch sonstige Maßnahmen zur Verbesserung der Qualität in Studium und Lehre, z. B. im Bereich der Weiterentwicklung von Studiengängen und der Qualitätssicherung, sind förderungswürdig. Die Auszeichnung ist mit einem Preisgeld in Höhe von 10.000 Euro verbunden.

Das IFOS und die RPTU
Das IFOS ist eng mit der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) vernetzt und steht seit seiner Gründung für die Verbindung von Grundlagenforschung und anwendungsnaher Entwicklung. Besondere Bedeutung kommt dabei der Kooperation mit kleinen und mittleren Unternehmen zu, die von den technologischen Entwicklungen des Instituts profitieren. Mit der heutigen Station in Kaiserslautern setzt die Ministerin ihre Sommerreise fort, bei der der Austausch mit Forschung, Wirtschaft und Gesellschaft im Mittelpunkt steht. 

Investition in modernste Forschungsgeräte
Dank der Förderung wird das Institut seine Forschungsinfrastruktur deutlich ausbauen. Zur neuen Ausstattung zählen unter anderem ein ToF-SIMS (Time-of-Flight-Sekundärionen-Massenspektrometer) zur präzisen Oberflächenanalyse, ein hochmodernes Transmissionselektronenmikroskop (TEM), ein FIB-System (Focused Ion Beam) für mikroskalige Materialbearbeitung, ein LIBS-Mikroskop sowie ein Raman-Mikroskop für zerstörungsfreie Materialanalysen. Ergänzt wird das Portfolio durch ein neues XPS/AES-System sowie ultrakurzpulslaserbasierte Bearbeitungsanlagen.

Die Geräte ermöglichen tiefgehende Materialcharakterisierungen mit höherer Auflösung und Sensitivität. Sie eröffnen neue wissenschaftliche Fragestellungen und erhöhen zugleich die Attraktivität für Studierende und Promovierende, die frühzeitig in Forschungsprojekte integriert werden.

Impuls für Forschung und Mittelstand
Ministerin Schmitt hob hervor, dass exzellente Forschung immer auch der Wirtschaft zugutekommt: „Wir investieren in die Infrastruktur des IFOS, weil wir überzeugt sind: Forschung, die in die Anwendung gelangt, ist ein Motor für unseren Standort. Sie schafft neues Wissen, neue Verfahren und neue Produkte – und trägt dazu bei, Arbeitsplätze zu sichern und zu schaffen.“

Professor L’huillier: Modernisierung stärkt Wettbewerbsfähigkeit
„Die Modernisierung unserer Infrastruktur ist ein zentraler Schritt, um auch künftig wissenschaftliche und technologische Spitzenleistungen zu erbringen“, erklärt Prof. Dr. Johannes L’huillier. „Sie stärkt nicht nur unsere internationale Wettbewerbsfähigkeit, sondern auch den Innovationsstandort Rheinland-Pfalz insgesamt.“

Weitere Informationen zum IFOS: https://www.ifos.uni-kl.de/

Originale Pressemitteilung des MWVLW: https://mwvlw.rlp.de/presse/detail/schmitt-83-millionen-euro-fuer-spitzenforschung-in-der-oberflaechentechnik-land-staerkt-ifos-mit-neuer-geraetegeneration-fuer-die-technologien-der-zukunft

An drei aufeinanderfolgenden Tagen nahm Lefkidis sein Publikum mit auf eine anschauliche Reise durch Raum, Zeit und Quantenwelt – und das mit großer Resonanz. Ob Gravitation, Quantenmechanik oder Relativitätstheorie: Der Physiker verstand es, komplexe Zusammenhänge verständlich, spannend und mit einer Prise Humor zu vermitteln – ganz ohne komplizierte Formeln. Die Teilnehmenden lobten das zugängliche Konzept, das sowohl Vorkenntnisse berücksichtigte als auch tiefergehende Einblicke bot.

Besonders hervorgehoben wurde das generationenübergreifende Publikumskonzept: „Endlich ein Angebot, das unterschiedliche Altersgruppen anspricht – und beide Seiten gleichermaßen begeistert“, so eine der zahlreichen positiven Rückmeldungen. Auch das gemeinsame Erleben von jungen Erwachsenen und älteren Interessierten fand großen Anklang: „Wir haben gemeinsam gestaunt – und auf dem Heimweg weiter diskutiert.“

„Die große Begeisterung für die Vorträge zeigt, wie wichtig es ist, Wissenschaft in lebendiger und verständlicher Form zu vermitteln“, sagt Lefkidis. „Es freut mich sehr, dass wir so viele Menschen für Physik gewinnen konnten – und vielleicht auch den ein oder anderen Funken Neugier für weitere naturwissenschaftliche Themen geweckt haben.“

Begleitende Fotoimpressionen dokumentieren die intensive Auseinandersetzung der Teilnehmenden mit den Themen und die besondere Atmosphäre der Reihe. Die Junior Uni Daun plant bereits eine Fortsetzung des Formats – mit Unterstützung von engagierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der RPTU, die ihre Forschungsergebnisse auch jenseits des Hörsaals einem breiten Publikum zugänglich machen.

Ansprechperson:
PD Dr. habil. Georg Lefkidis
lefkidis(at)rptu.de

In ihrem Aufbau nutzen die PhysikerInnen eine Wolke ultrakalter Rubidium-87-Atome, die mithilfe von Laserkühlung auf etwa 40 Mikrokelvin gekühlt wurde. Anschließend wurden mit einem gezielten Drei-Photonen-Prozess Atome in hochangeregte Rydberg-Zustände versetzt. „Dabei wird das äußerste Elektron auf eine Bahn gebracht, die mehrere tausend Atomradien groß sein kann“, erklärt Professor Ott. „Wenn sich nun ein weiteres Atom in diesem Bereich befindet, kann dieses durch quantenmechanische Streuung eine Bindung mit dem Rydberg-Elektron eingehen – ein Mechanismus, der mit klassischen chemischen Bindungen nichts gemein hat.“

Die so entstehenden Trilobiten-Moleküle besitzen durch diese spezielle Bindung besonders große Bindungsenergien. Mit Hauptquantenzahlen n = 22 bis 27 konnten in der aktuellen Studie gleich mehrere Serien solcher Moleküle erzeugt und deren Schwingungsspektren exakt vermessen werden. Dank der großen Bindungsenergie und der hohen spektralen Auflösung (besser als 0,01 %) gelang es erstmals, die Elektron-Atom-Streuphase mit beispielloser Genauigkeit zu bestimmen – und das in einem Energiebereich, der für freie Elektronen experimentell nicht zugänglich ist.

Zur theoretischen Beschreibung wurde ein neu entwickeltes Funktionsverfahren eingesetzt. Dieses vermeidet Konvergenzprobleme bisheriger Modellierungen und erlaubt eine präzise Berechnung des Schwingungsspektrums. „Die Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment ist so genau, dass selbst kleinste Abweichungen sichtbar werden“, sagt Markus Exner, der die Experimente federführend durchgeführt hat. Besonders hervorzuheben ist die Vermessung der bislang größten permanenten elektrischen Dipolmomente von nahezu 3000 Debye, die eine eindeutige Zuordnung der beobachteten Schwingungszustände ermöglicht.

Die Arbeiten leisten einen wesentlichen Beitrag zum besseren Verständnis der Molekülphysik im ultrakalten Temperaturbereich und der komplexen Elektron-Atom-Wechselwirkungen. Darüber hinaus könnten sie als Grundlage für zukünftige Anwendungen in der Quanteninformation und -simulation dienen.

Die Studie entstand im Rahmen des Schwerpunktprogramms „Giant Interactions in Rydberg Systems“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und im Profilbereich OPTIMAS (Landesforschungszentrum für Optik und Materialwissenschaften) an der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau.

Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht:

„High Precision Spectroscopy of Trilobite Rydberg Molecules“; Markus Exner, Rohan Srikumar, Richard Blättner, Matthew T. Eiles, Peter Schmelcher & Herwig Ott.

Mehr Infos zur Veranstaltungsreihe gibt es hier: https://physik.rptu.de/aktuell/veranstaltungen/quantum3

Und wie immer gilt: Nach dem Turnier ist vor dem Turnier und eines ist sicher: Die Wilden Atomis schlagen zurück!

Am 14.07.2025 fand das alljährliche Fachbereichsgrillen der Physik statt. Den Auftakt des Events bildete ab 15:30 Uhr das traditionelle Fußballturnier, bei dem sieben Teams aus Studierenden und Mitarbeitenden des Fachbereiches gegeneinander antraten und die Sieger im endgültigen Finale sogar das Professor*innen-Team im Elfmeterschießen schlagen konnten.

Beim anschließenden Grillen am Amphitheater vor Gebäude 46 nutzte eine bunte Mischung Fachbereichsangehöriger die Chance, miteinander ins Gespräch zu kommen. Auch die Siegerehrung des Fußballturniers fand in diesem Rahmen statt. Neben Kaltgetränken konnte man sich sein Grillgut frisch grillen lassen und eine breite Auswahl von Salaten und Nachtischen dazu genießen, die von Gästen und der Fachschaft vorbereitet wurden.

Der Dank gilt der Fachschaft für die Organisation, dem Fachbereich für die Kostenübernahme und der jDPG für die Durchführung und Moderation des Fußballturniers. Und für alle, die es verpasst haben: Auch für den Sommer 2026 ist eine Wiederauflage geplant!

Der Fachbereich Physik dankt der Alumni-Vereinigung Physik für die großzügige Unterstützung dieser Veranstaltung sowie der Fachschaft Physik für die tatkräftige Hilfe auch bei der Bewirtung der Gäste!

Weitere Eindrücke und Bilder finden Sie bald hier.

Die Pressemitteilung der RPTU ist hier zu finden.

Quanteneffekte, wie Verschränkung, Interferenz oder Quantenstatistik, könnten Maschinen effizienter oder leistungsfähiger machen. „Allerdings können die besonderen Gesetze der Quantenphysik die Leistungsfähigkeit von Maschinen auch behindern“, sagt Professor Artur Widera, der an der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) das Lehrgebiet Individual Quantum Systems leitet. Für seine Forschungsarbeiten wird er nun für fünf Jahre mit 2,5 Millionen Euro vom Europäischen Forschungsrat (ERC) gefördert – im Rahmen eines ERC Advanced Grant. 

„Wir wollen herausfinden, wie Quanteneigenschaften die Leistungsfähigkeit von mikroskopischen Maschinen verändern, beziehungsweise wie die Eigenschaften von mikroskopischen Maschinen in der Quantenwelt genau aussehen und beschrieben werden“, schildert Widera die mit der Förderung anstehenden Forschungsvorhaben. Zudem möchten er und sein Team technologisch die grundlegenden Mechanismen für den Betrieb von Maschinen verstehen und in experimentellen Realisierungen maßschneidern. „Und wir wollen Maschinen bauen, sowohl Einzelatom-Maschinen als auch Vielteilchenmaschinen, die nach den Gesetzen der Quantenphysik betrieben werden und dabei sowohl Arbeit erzeugen als auch autonom laufen.“

Betrieb einer Einzelatom-Maschine realisiert

In den vergangenen Jahren konnte Artur Widera grundlegende Quantenmechanismen für den Betrieb solcher Maschinen realisieren: „Eine klassische Maschine funktioniert zum Beispiel, in dem das Arbeitsmedium, beispielsweise Kraftstoff, periodisch aufgeheizt und abgekühlt wird. Wir konnten diesen klassischen Mechanismus ersetzen durch fundamental quantenmechanische Mechanismen.“ So konnten die Forschenden um Widera bereits eine Einzelatom-Maschine betreiben, bei der der Treibstoff nicht in Form von thermischer Energie vorliegt, sondern in Form von Spin-Polarisation eines Quantenbades. 

Widera und sein Team verwenden ultrakalte Atome, die es ermöglichen, sowohl einzelne Atome als auch Quanten-Vielteilchensysteme sehr gut zu kontrollieren. In solchen Systemen kann eine Maschine betrieben werden, indem – wie in einem klassischen Motor – der Container (im Motor der Zylinder) für das Arbeitsmedium (ein Quantengas oder einzelnes Atom) im Volumen geändert wird und periodisch dazu Energieänderungen vorgenommen werden. „Um nun Quanteneffekte zu studieren, kann das Bad in verschiedensten quantenmechanischen Zuständen präpariert und deren Einfluss auf die Leistungsfähigkeit eines solchen Motors untersucht werden.“ Um Arbeit aus der Maschine zu extrahieren, müsse die Anregungsenergie von atomarer Form in photonische und weiter in mechanische Formen umgewandelt werden. „Um schließlich einen autonomen Betrieb zu gewährleisten, müssen Rückkopplungsmechanismen entwickelt und eingebaut werden, die allerdings den eigentlichen Quantenzustand nicht zerstören dürfen.“

Fasziniert von Quantensystemen

Das Thema sei quasi zwingend, charakterisiert Widera das Forschungsvorhaben. Denn die zunehmende Miniaturisierung – man denke nur an immer kleiner werdende Computer – bringe unweigerlich die Frage auf, „wie die kleinste Maschine aussehen kann, was die absolute Grenze von Effizienz ist“, und ob man mithilfe von Quanteneffekten eine bessere Maschine bauen könne. 

Wie wird sich das Forschungsfeld in den nächsten fünf bis zehn Jahren entwickeln? Es könne sein, dass Forschende es schaffen, Quantenmaterie zu „aktivieren“ und damit neue Wege erschließen, wie Quantenmaterialien sich selbstorganisiert anordnen oder neue Phasen der Materie einnehmen. Als Nicht-Physiker könne man sich dies ähnlich wie einen Vogelschwarm vorstellen: Quantenteilchen, die sich sammeln und gemeinsam eine Richtung einschlagen. Artur Widera: „Die Vision ist, eigenständig arbeitende Quantenmotoren zu bauen, deren besondere Eigenschaften und Anwendungen wir erforschen wollen.“ Der Physiker, der seit 2010 als Professor in Kaiserslautern wirkt, ist mehr als begeistert von seinem Forschungsfeld: „Das Verhalten von Quantensystemen zu sehen fasziniert mich immer noch völlig“.

Kontakt:
Prof. Dr. Artur Widera
T 0631 205-4130
E widera@rptu.de

Pressekontakt:
Julia Reichelt
T 0631 205-5784
E julia.reichelt@rptu.de

Kaiserslautern, 12. Juni 2025 – Bei strahlendem Sonnenschein lockte die Fachschaft Physik der RPTU in Kaiserslautern zu ihrer alljährliche Maifete (mm. c. t.) zahlreiche Studierende, Mitarbeitende und Feierlustige aus der Region auf den Campus.

Schon Mittags erfreuten sich die Gäste an den kühlen Getränken und den leckeren Köstlichkeiten vom Grill. Zudem sorgten einige Specials wie Zuckerwatte, erfrischende Slush-Eis-Variationen und aromatischer Espresso für besonders gute Laune. Musikalisch wurde die Maifete durch verschiedene Bands untermalt, die für ausgelassene Stimmung auch auf der Tanzfläche sorgten. Ein Highlight dabei war der Auftritt eines prominenten Duos der Physik, das mit ihrem mitreißenden RPTU-Song das Publikum begeisterte.

Die Fachschaft bedankt sich bei allen Helferinnen und Helfern sowie allen Gästen, die dieses Fest zu einem unvergesslichen Erlebnis gemacht haben. Wir freuen uns schon auf die nächste gemeinsame Fete auf dem Campus!

Die Arbeit is hier zum nachlesen verfügbar.

Eingangs müssen die 20 Schülerinnen und Schüler eine zuvor erstellte Hausarbeit vorstellen und in einem Kolloquium die Ergebnisse ihrer Arbeit aufzeigen. Darüber hinaus sind sie aufgefordert, im Labor zwei Experimente eigenständig durchzuführen und auszuwerten. Die Leistungen beim Experimentieren, dem Kolloquium und der Hausarbeit werden zu gleichen Teilen gewertet und entscheiden schließlich, wer den Wettbewerb gewinnt. Der Sieger wird vom Fachbereich Physik zu einem Praktikum eingeladen, bei dem er Einblick in die Laborarbeit erhält. 

Parallel zu dem Wettbewerb gibt es für alle Schülerinnen und Schüler ein Physikseminar. In Vorlesungen und Experimenten erhalten sie zusammen mit den Wettbewerbsteilnehmern Einblick in die Physik-Forschung. Es geht unter anderem darum, wie 3D-Mikrodrucken mit Licht funktioniert, warum ultrakalte Quantengase so wichtig sind und, was es mit Lichtabsorption und Farbe in Blüten- und Pflanzenblättern auf sich hat. Darüber hinaus erhalten alle Jugendliche Informationen zum Frühstudium Physik (FiPS) und zu den Studiengängen Physik, Biophysik und TechnoPhysik, die der Fachbereich Physik an der RPTU in Kaiserslautern anbietet.

Die Schülerinnen und Schüler besuchen verschiedene Gymnasien in Rheinland-Pfalz. 

Der Landeswettbewerb Physik wurde vom Land Rheinland-Pfalz ins Leben gerufen. Er wird vom rheinland-pfälzischen Ministerium für Bildung, der Heraeus-Stiftung, der DPG, dem Landesforschungszentrum Optik und Materialwissenschaft (OPTIMAS), den Sonderforschungsbereichen SFB-TR185 (OSCAR - Open System Control of Atom and Photonic Matter) und SFB-TR173 (SPIN+X – Spin in its collective environment) sowie der Sparkasse Kaiserslautern gefördert.

Fragen beantwortet:

Anett Fleischhauer
Dekanat Physik
Tel.: 0631 205-5251
E-Mail: anett.fleischhauer(at)rptu.de

Herrn Prof. Dr. Hartmut Hotop, 

verstorben am 14.05.2025 im Alter von 82 Jahren.

Prof. Dr. Hartmut Hotop gehörte dem Fachbereich Physik von 1980 bis 2008 an.

Die RPTU Kaiserslautern-Landau und der Fachbereich Physik verlieren mit Prof. Dr. Hartmut Hotop einen hochgeschätzten Wissenschaftler, engagierten Hochschullehrer und verlässlichen Kollegen, der den Fachbereich nachhaltig auch menschlich geprägt hat.

Nach dem Studium der Physik und der Promotion an der Universität Freiburg habilitierte sich Prof. Hotop im Jahr 1975. 1977 wurde er auf eine Professur für Experimentalphysik an die Universität Kiel berufen. 1980 folgte er dem Ruf auf eine C4-Professur an den Fachbereich Physik der damaligen Universität Kaiserslautern, wo er bis zu seiner Emeritierung zum 30. September 2008 forschte und lehrte. 

Sein wissenschaftlicher Schwerpunkt lag in der Atom- und Molekülphysik, wo er international hohe Anerkennung erlangte. U.a. war er viele Jahre Sprecher des Sonderforschungsbereichs 91 mit dem Thema „Energietransfer bei atomaren und molekularen Stoßprozessen“. Von 1985 bis 1987 war er Dekan des Fachbereichs Physik und Mitglied des Senats der Universität. Mit großem Engagement prägte er den Fachbereich über viele Jahre hinweg – als Mitgründer der Stiftung für Physik ebenso wie als Initiator und langjähriger Vorsitzender der Alumni-Vereinigung Physik, deren Aktivitäten ihm stets ein persönliches Herzensanliegen waren.

Wir verlieren mit Professor Hotop einen herausragenden Forscher, leidenschaftlichen Hochschullehrer und hoch geschätzten Wegbegleiter. Sein Wirken wird unvergessen bleiben.

Unser Mitgefühl gilt seinen Angehörigen.

Prof. Dr. Georg von Freymann

Dekan des Fachbereichs Physik

Am 12. Juni 2025 findet die traditionelle Maifete der Fachschaft Physik statt. Mit kostenlosem Eintritt wird zur entspannten Außenfete draußen auf dem Campus der RPTU in Kaiserslautern eingeladen. Schon ab 11:30 Uhr startet der Biergarten mit Grill beim Amphitheater und auch weitere Getränke wie Cocktails und Sangria wird es schon über Tag geben. Zur weiteren Unterhaltung fordert das Gladiatorenspiel alle mutigen Kämpfer heraus und ab 16:00 Uhr darf zur Live-Musik gefeiert werden - dabei werden auch prominente Entertainern des Fachbereichs auf der Bühne stehen!

Für das leibliche und seelische Wohl wird gesorgt, also komm vorbei und feier mit uns gemeinsam den Sommer!

Keine Fete ohne die fleißige Helferinnen und Helfer, deshalb suchen wir Dich! Jeder Helfer erhält 5 Getränkegutscheine für die erste Schicht! Diese könnt ihr für verschiedenste Getränke einlösen. Bei zwei absolvierten Schichten bekommt ihr 3 weitere Getränkegutscheine und werdet zudem zu unserem Helfergrillen eingeladen. Dauerhelfer (min. 3 Schichten) erhalten zusätzlich ein T-Shirt.

Wer helfen möchte, kann sich sehr gerne in den Listen im Foyer in Gebäude 46 eintragen. Diese werden einige Wochen vor der Fete ausgehängt. 

Weitere und aktuelle Informationen zur Fete auf der Homepage der Fachschaft Physik: 
https://fachschaft.physik.rptu.de/fete-maifete.html

Vier Tage lang nahmen die Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler aus der ganzen Welt an einem intensiven Programm aus Vorträgen, Diskussionen und Postersessions teil, um die Zusammenarbeit zu fördern und das Verständnis für die neuesten Entwicklungen auf diesem Gebiet zu vertiefen.
Das Programm bot eine ausgewogene Mischung aus modernsten theoretischen Erkenntnissen und den neuesten experimentellen Entwicklungen. In einer Vortragsreihe eingeladener führender Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wurde den Teilnehmenden ein tiefer Einblick in aktuelle Herausforderungen und Durchbrüche auf diesem Gebiet vermittelt, während interaktive Sessions zu lebhaften wissenschaftlichen Diskussionen und kollegialem Austausch in einem entspannten, kollaborativen Umfeld anregten.
Einer der Höhepunkte der Veranstaltung waren die Pitch Talks, in denen die Teilnehmenden ihre eigenen Forschungsprojekte in einer Minute vorstellten. Im Anschluss an die Pitch Talks präsentierten sie ihre Forschungsergebnisse ausführlich in den geselligen Postersessions. Diese boten den Teilnehmenden nicht nur die Möglichkeit, ihre Arbeit vorzustellen und kritisches Feedback zu erhalten, sondern trugen auch dazu bei, neue Ideen und potenzielle Kooperationen anzustoßen.
In entspannter Atmosphäre konnten die junge Forscherinnen und Forscher ihr Fachwissen vertiefen, neue berufliche Kontakte knüpfen und Ergebnisse diskutieren, um die künftige Richtung der Magnetismus- und Spinforschung mitgestalten zu können..

Weitere aktuelle Informationen und eine Galerie der Veranstaltungshöhepunkte finden Sie auf der offiziellen Website: https://spinup-jss.uni-mainz.de

Mit Wissenschaft zum Anfassen wurde der breiten Bevölkerung mit Spaß und Faszination die Möglichkeit gegeben, hinter die Kulissen der Forschungslandschaft in Kaiserslautern zu blicken. Unter dem Motto „Wissen schafft Zukunft“ wurde die Bedeutung der wissenschaftlichen Forschung für unser tägliches Leben und unsere gemeinsame Zukunft anschaulich gemacht. 

Nach der Eröffnung im 42kaiserslautern konnten die Besucherinnen und Besucher mit kostenfreien Shuttlebussen die weiteren Standorte erkunden und das vielfältige Programm aus Experimenten, Ausstellungen und Vorträgen genießen. Bei Vorführungen, an Mit-Mach-Stationen und Infoständen tauchten Besucherinnen und Besucher in die faszinierende Welt der Wissenschaft ein. Unsere Forschenden präsentierten interaktiv ihre aktuellen Projekte und eröffneten damit Einblicke in die innovative Arbeit ihrer Stadt.

Den Abschluss feierten alle gemeinsam nach einer fesselnden Feuershow beim großen Finale, der After-Science-Party, zu guter Musik und Lichtershow in der Sporthalle der RPTU.

Der Fachbereich Physik bietet anlässlich des Jahres der Quantenphysik die Vortragsreihe „QUANTum3“ im 42kaiserslautern an (ehemaliges C&A-Gebäude in der Eisenbahnstraße 42). An jedem zweiten Samstag im Monat gibt es um 3 Uhr einen 45-minütigen Vortrag zum Thema Quantenphysik von einem Dozenten oder einer Dozentin des Fachbereichs. Anschließend gibt es Gelegenheit, sich bei Kaffee und Snacks auszutauschen. Los geht es bereits am

12. April mit dem Vortrag „Macht und Ohnmacht der Quantenphysik“ von Prof. Sebastian Eggert.

Weitere Infos zur Veranstaltungsreihe findet ihr hier.

Im Mittelpunkt steht die interdisziplinäre Auseinandersetzung mit dem Wahrheitsbegriff aus naturwissenschaftlicher und philosophischer Perspektive. Studierende und Mitarbeitende erhalten die Möglichkeit, wissenschaftstheoretische Grundlagen mit naturwissenschaftlichen Herangehensweisen zu verknüpfen und zentrale Fragen der Erkenntnistheorie zu diskutieren.

Die Veranstaltung, die durch das InterAct-Programm der RPTU gefördert wird, richtet sich an Studierende und Mitarbeitende verschiedener Fachrichtungen und fördert den Dialog zwischen Naturwissenschaft und Geisteswissenschaft.

Weitere Informationen zur Veranstaltung: https://www.kis.uni-kl.de/campus/all/event.asp?gguid=0x9DE6E05A9FFB4A3EB10E41A2CD75E2A7&tguid=0xE9A48F1EED9A4ECDB5A5775406C46C8D

Zu Beginn des Sommersemesters 2025 betragen an mittelgroßen Hochschulstandorten (über 5.000 Studierende) die durchschnittlichen Wohnkosten für Studierende 493 Euro. Das entspricht einer moderaten Steigerung von 0,9% (rund 4 Euro) gegenüber dem vorherigen Semester und 2,8% (rund 14 Euro) gegenüber dem Vorjahr. Dabei ist nur in 23 von 88 Städten ein gewöhnliches Zimmer im Rahmen der aktuellen BAföG-Wohnkostenpauschale verfügbar und in mittlerweile 39 Städten, in denen fast die Hälfte der Studierenden in Deutschland eingeschrieben sind, ist kaum ein Zimmer im Rahmen der Wohnkostenpauschale zu finden. Das erschwert die Wohnungssuche für Studierende und kann eine wichtige Rolle bei der Wahl des Studienorts spielen.

Studierende in Kaiserslautern können da aufatmen, denn hier kostet ein Zimmer in einer Wohngemeinschaft durchschnittlich nur 380 Euro. Das liegt deutlich unter dem bundesweiten Durchschnitt und macht Wohnen in Kaiserslautern deutlich attraktiver als in teureren Städten wie Mainz mit durchschnittlich 530 Euro oder Freiburg mit rund 600 Euro.

Weitere Gründe, warum man in Kaiserslautern studieren sollte finden Sie hier.

Den vollständigen Artikel des SWR finden Sie hier sowie die Pressemitteilung des Moses-Mendelssohn-Instituts hier.

Vitaliy Vasyuchka ist Akademischer Rat am Fachbereich Physik der RPTU in der Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Weiler.

Der Fachbereich gratuliert Vitaliy Vasyuchka herzlich und freut sich auf die weitere Zusammenarbeit!

Den Artikel in voller Länge findet Ihr hier.

Darin erzäht Kira unter anderem, warum sie sich immer wieder für Kaiserslautern entscheiden würde, was sie an der RPTU in Kaiserslautern als familiäre Uni besonders schätzt und wie gut sich die Fachschaft um die Studierenden kümmert. Gleichzeitig gibt sie Tipps für interessante Ausflugsziele, wo sich ein leckerer Abstecher lohnt und was das Nachtleben so zu bieten hat. 

Überlegst auch Du, ob sich Kaiserslautern für dein Studium lohnt? Dann ließ jetzt das Interview in voller Länge.

Prof. Dr. Martin Aeschlimann und Prof. Dr. Burkard Hillebrands treten zum 31. Dezember 2024 in den Ruhestand, während Prof. Dr. Henning Fouckhardt zum 31. März 2025 aus dem aktiven Dienst ausscheidet.

Trotz ihres Ruhestands bleiben Prof. Dr. Martin Aeschlimann und Prof. Dr. Burkard Hillebrands der Universität eng verbunden: Vom 1. Januar 2025 bis zum 31. Dezember 2027 werden sie als Seniorforschungsprofessoren weiterhin aktiv sein und ihre wissenschaftliche Expertise einbringen. Prof. Dr. Martin Aeschlimann wird zudem in dieser Zeit seine Funktion als Sprecher des Sonderforschungsbereichs TRR 173 „Spin+X“ weiterführen.

Der Fachbereich Physik bedankt sich herzlich bei den Professoren für ihr außerordentliches Engagement und ihre Lebensleistung!

Masterstudierende bewerteten die Studienangebote anhand von zehn Bewertungskriterien: Allgemeine Studiensituation, Betreuung durch Lehrende, Studienorganisation, Lehrangebot, Unterstützung im Studium, digitale Lehrelemente, Forschungsorientierung, Praxisorientierung, Übergang zum Masterstudium und Unterstützung für Auslandsstudium.

Die Studierenden im Fach Physik bewerten die sehr guten Studienbedingungen: 4,6 von 5 Sternen gibt es zum Beispiel für die allgemeine Studiensituation und die Betreuung durch Lehrende. Zudem lobten sie die Studienorganisation (4,5 von 5 Sternen) ebenso wie das Lehrangebot, die Forschungsorientierung und den Übergang zum Masterstudium (jeweils 4,4 von 5 Sternen). An der Befragung teilgenommen haben Studierende der Fächer Physik, TechnoPhysik, Biophysik und Advanced Quantum Physics.

Über das aktuelle CHE-Ranking

Im neuen Vergleich der Masterangebote werden verschiedene Kriterien – Studierendenurteile und Fakten – ausgewiesen. Die Studierenden bewerten neben der allgemeinen Studiensituation unter anderem auch das Lehrangebot, die Betreuung und Unterstützung im Studium und digitale Lehrelemente. Die Bewertung wird auf einer 5-Sterne-Skala dargestellt. Für das Ranking wurden zwischen Januar und August 2024 an den Hochschulen insgesamt rund 7.500 Studierende befragt.

Das Ranking der Masterstudiengänge ist unter https://studiengaenge.zeit.de/ranking/master abrufbar. Zudem erscheint es in Auszügen in der kommenden Ausgabe von ZEIT Campus – Erscheinungstermin ist der 12. Dezember.

Der Sonderforschungsbereich SPIN+X unterstützt diese Treffen, bei denen sich Physikerinnen ungezwungen austauschen und vernetzen können. Wir freuen uns auf einen inspirierenden und anregenden gemeinsamen Abend!

Fragen beantwortet:

Dr.-Ing. Sandra Wolff
Abteilungsleiterin Nano Structuring Center

Telefon: 0631 205-4091
E-Mail: sandra.wolff(at)rptu.de

Maschinelles Lernen, neuronale Netze oder Künstliche Intelligenz (KI): Viele bahnbrechende Entwicklungen wären ohne die Errungenschaften der diesjährigen Physik-Nobelpreisträger undenkbar. KI verändert unsere Lebenswelt in nahezu allen Bereichen – doch was steckt wirklich dahinter? Die RPTU in Kaiserslautern lädt in Kooperation mit dem DFKI am 12. Dezember 2024 um 19 Uhr zu einem spannenden Abendvortrag ein, der diese Fragen beantwortet und KI-Technologien greifbar macht. Der Vortrag, der im Gebäude 46, Raum 215 auf dem Campus der RPTU stattfindet, richtet sich an alle Interessierten. Eine Anmeldung ist nicht erforderlich.

Anlass für die Veranstaltung ist die diesjährige Verleihung des Physik-Nobelpreises an zwei Pioniere der KI-Forschung, die als „Urväter“ moderner Entwicklungen in diesem Bereich gelten. Dies nahm die Regionalgruppe der jungen deutschen physikalischen Gesellschaft (jDPG) zum Anlass, die Prinzipien hinter KI-Systemen einer breiten Öffentlichkeit näherzubringen.

Der Abend wird von Prof. Dr. Paul Lukowicz gestaltet. Als Professor an der RPTU und Leiter des Forschungsbereichs „Eingebettete Intelligenz“ am DFKI ist er ein ausgewiesener Experte auf dem Gebiet. In seinem Vortrag gibt er spannende Einblicke in die Grundlagen und Potenziale der KI – und zeigt auf, wie sie unser Leben bereits heute unterstützt und in Zukunft verändern wird.

Weitere Informationen hier.

Fragen beantwortet:

Dr. Kerstin Krauß
Geschäftsführerin Fachbereich Physik

Telefon: 0631 205-2377
E-Mail: kerstin.krauss@rptu.de

„Zauberei oder Physik?“ hießt es am Tag der Physik am 7. Dezember

„Gravitationswellen - Ein neues Fenster ins Universum“, „Physik als Beruf…?!“, „Die Macht und Ohnmacht der Quantenphysik“, „Zauberei oder Physik? – Seltsame Effekte wissenschaftlich erklärt“: Diese und weitere Themen warteten auf über 1.200 Schülerinnen, Schüler und Lehrkräfte, die der Fachbereich Physik der RPTU zum Tag der Physik auf den Campus in Kaiserslautern. Dabei gaben über 40 Veranstaltungen Einblick in physikalische Fragestellungen und luden zum Zuhören, Mitmachen und Staunen ein. Natürlich bot der Tag auch ausreichend Gelegenheit, sich über die Physik-Studiengänge und generell ein Studium an der RPTU zu informieren und Blicke hinter die Kulissen zu werfen – dort, wo die Physikforschung stattfindet.

Im Rahmen der Veranstaltung fand am Vormittag ein Physikwettbewerb statt, der sich an Schülerinnen und Schüler in drei Altersstufen richtet (8./9. Klasse, 10./11.Klasse und 12./13. Klasse). Hierfür haben sich 800 Schülerinnen und Schüler angemeldet. Ziel war es, Schülerinnen und Schülern für die Physik zu begeistern. Die Aufgabenstellung orientierte sich an den Lehrplaninhalten der jeweiligen Klassenstufe und umfasst sowohl theoretische als auch experimentelle Aufgaben. Die begleitenden Lehrkräfte fanden derweil eine Anlaufstelle im Lehrercafé.

Weitere Informationen zum Tag der Physik hier.

Fragen beantwortet:

Dr. Kerstin Krauß
Geschäftsführerin Fachbereich Physik

Telefon: 0631 205-2377
E-Mail: kerstin.krauss@rptu.de

Die Tanzfläche füllte sich schnell Dank der vier abwechslungsreichen DJs, die das Publikum mit ihren Beats zum Kochen brachten. Bei ausgelassener Stimmung tanzte die Menge zu den schnellen Rhythmen und der ein oder andere Headbang durfte natürlich auch nicht fehlen.

Neben der Musik gab es alles, was das Feierherz begehrt: Das große Getränkeangebot ließ keine Kehle trocken - von eisgekühlten Cocktails, frisch gezapftem Bier und fruchtigem Wein, zu bunten Shots und wärmendem Glühwein - da war für jeden was dabei! Für den kleinen Hunger zwischendurch standen saftige Burger bereit, die in Rekordgeschwindigkeit verschlungen wurden.

Die Nikofete war wieder mal ein absolutes Highlight für die Studierenden der RPTU. Die Gäste feierten ausgelassen bis spät in die Nacht. Ein rundum gelungenes Event, das beweist: Die Fachschaft Physik weiß, wie man eine Party schmeißt! Wir freuen uns schon auf die nächste Nikofete – dann hoffentlich wieder genauso legendär!

Ein großer Dank geht raus an alle, die vor, während und nach der Fete mitgeholfen haben, diese Veranstaltung auf die Beine zu stellen und einen so reibungslosen Ablauf zu gewährleisten - VIELEN DANK!

Alle Informationen zum Tag der Physik 2024 finden Sie hier!

Fragen beantwortet:
Dr. Kerstin Krauß
Geschäftsführerin Fachbereich Physik
Tel.: 0631 205-2377
E-Mail: kerstin.krauss@rptu.de

Die Herausforderungen bei der Skalierung von Quantencomputern und -technologien sind beträchtlich. Supraleitende Schaltkreise, die derzeit als Schlüsseltechnologie in der Quantentechnik gelten, sind durch Energieverluste und hohe Platzanforderungen klassischer Mikrowellenkomponenten limitiert. MagSQuant möchte diesen Hürden durch die Entwicklung neuartiger Materialien begegnen, die verlustarme, miniaturisierte und integrierfähige Komponenten ermöglichen. Diese Komponenten sollen auf magnetischen und supraleitenden Schaltkreisen basieren und damit neue Möglichkeiten für die Herstellung leistungsfähiger Quantensysteme eröffnen.

Um die Vision einer hybriden Integration von miniaturisierten magnetischen und supraleitenden Schaltkreisen umzusetzen, erforschen die Projektpartner neue Materiallösungen. Ein Schlüsselelement ist die Entwicklung magnetischer Dünnfilme, die langlebige magnetische Anregungen - sogenannte Magnonen – aufweisen. Diese Materialien werden auf einem speziellen oxidischen Substrat-Dünnfilm-System basieren, das eine besonders hohe Magnonen-Lebensdauer bei den ultratiefen Arbeitstemperaturen der supraleitenden Schaltkreise gewährleistet. Die Verwendung hochreiner zonengeschmolzener Silizium-Substratkristalle wird zudem die Relaxationszeiten der supraleitenden Quantenbits verbessern und damit die Effizienz und Stabilität der darauf basierten Quantentechnik erhöhen.

MagSQuant leistet durch die Bereitstellung dieser neuen Materialien und miniaturisierten Komponenten einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der Quantentechnologien. Einerseits fördern die im Rahmen von MagSQuant entwickelten Materialien die Skalierbarkeit und Leistungsfähigkeit der Quantensysteme für industrielle Anwendungen und andererseits eröffnen sie neue Einsatzmöglichkeiten für gasphasenepitaktische Beschichtungen und Flüssigphasenepitaxie. Die Resultate aus MagSQuant sind für zahlreiche Anwender von supraleitenden Quantenschaltkreisen und magnetischer Anregungen von großem Interesse, da sie eine verbesserte Gesamtleistung ermöglichen.

Das Verbundprojekt wird vom Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ) in Berlin koordiniert und umfasst als Partner den Verein zur Förderung von Innovationen durch Forschung, Entwicklung und Technologietransfer e.V. (INNOVENT e.V.) in Jena, die Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau sowie die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Verbundkoordinator ist Dr. Christo Guguschev vom IKZ.

Forschungsbeitrag der RPTU
Ein Team an der RPTU um Professor Mathias Weiler und Juniorprofessor Philipp Pirro bringt seine Expertise in der Magnonen-Forschung ein. Sie entwickeln magnonische Bauteile, die als Mikrowellen-Isolatoren fungieren und die supraleitenden Quantenbits vor äußeren Störungen wie ein Schutzschild abschirmen. Diese Bauteile sind zudem so klein, dass sie auf einem Chip weniger als einen hundertstel Quadratmillimeter einnehmen.

Quelle: Meldung des Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ)

Michael Fleischhauer erhält den Preis für Schlüsselbeiträge auf dem Gebiet der nichtlinearen Quantenoptik sowie der photonischen und atomaren Quantentechnologien, insbesondere für die Entwicklung von Instrumenten zur kohärenten Kontrolle von Atomen mit Licht, einschließlich des Konzepts der Dunkelzustandspolaritonen und der Rydberg-Blockade.

Michael Fleischhauer wurde im Jahr 2000 als Professor für Theoretische Physik an die Technische Universität Kaiserslautern berufen und ist seit der Gründung im Jahr 2008 Mitglied des Landesforschungszentrums OPTIMAS. Unter anderem war er wesentlich an der Entwicklung einer der wichtigsten Methoden zur Speicherung von Quantenzuständen des Lichts beteiligt. Diese Methode, bekannt unter dem Schlagwort „Anhalten von Licht“, realisiert ein Schlüsselelement eines photonenbasierten Quantenkommunikationssystems. Seit 2020 ist er Sprecher des Sonderforschungsbereichs "OSCAR - Open System Control of Atomic and Photonic Matter".

Der Fachbereich Physik der RPTU gratuliert Herrn Fleischhauer!

Fragen beantwortet: 

Prof. Dr. Michael Fleischhauer

Theoretische Quantenoptik
E-Mail: mfleisch(at)rptu.de

Wichtig: Dieses Jahr gibt es ausschließlich Abendkasse. Also kommt rechtzeitig, sichert euch euren Platz und feiert mit uns eine unvergessliche Nacht!

Wie immer sind wir sehr dankbar für jeden, der sich als Helfer oder Helferin an der Nikofete an verschiedenen Stellen wie dem Eingang oder an der Bar beteiligen möchte. Wenn ihr uns helft, bekommt ihr Gutscheine für Freigetränke und mehr. Ein paar Wochen vor der Nikofete werden im Foyer von Gebäude 46 die Listen ausgehängt, in die ihr euch für eure Wunschschicht eintragen könnt.

Weitere Informationen hier.

Insgesamt bieten wir über 40 Veranstaltungen an, die zum Mitmachen, Zuhören und Staunen einladen. Neben dem aktiven Experimentieren und der Teilnahme an den Wettbewerben bestehen viele Möglichkeiten, Details über das Physikstudium oder die Berufsaussichten von Physikerinnen und Physikern zu erfahren.

Der Tag der Physik 2024 ist die vierzehnte Veranstaltung dieser Art im Fachbereich Physik der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau.

Wir hoffen auch dieses Jahr auf ein reges Interesse und freuen uns auf den 7. Dezember!

Alle Informationen zurm Tag der Physik finden Sie hier.

Trotz des Ruhestands bleibt Prof. Dr. Diller der Universität weiterhin verbunden. Ab dem 1. Oktober 2024 bis zum 31. Mai 2025 wird er in der Funktion eines Seniorforschungsprofessors tätig sein und seine wissenschaftliche Expertise weiter einbringen.

Der Fachbereich Physik dankt Prof. Dr. Diller für seine langjährige und wertvolle Mitarbeit und freut sich auf die Fortsetzung der erfolgreichen Zusammenarbeit.

Dr. Kamra ist ein international renommierter Wissenschaftler auf dem Gebiet der Theorie von Spin-Systemen. Mit seiner Expertise wird Dr. Kamra die Forschung und Lehre an unserem Fachbereich maßgeblich bereichern.

Wir freuen uns auf die spannende Zusammenarbeit und die Weiterentwicklung der Grundlagenforschung im Bereich der Theoretischen Physik.

Mal angenommen, Sie stehen an einem Swimmingpool und kommen auf die Idee, dort noch mehr Wasser einzufüllen. Sie schnappen sich also den Gartenschlauch und erzeugen einen Strahl, der in hohem Bogen auf die Pooloberfläche fällt. Dort, wo der Strahl auftrifft, wird sich der Wasserspiegel kurzzeitig erhöhen. Allerdings nur minimal, weil sich das herabfallende Wasser rasch auf der ausgedehnten Fläche verteilt.

Anders ist es jedoch, wenn Sie mit ihrem Gartenschlauch eine Regenrinne befüllen: Dann entsteht an der Stelle, auf die Sie den Schlauch richten, eine Wasserwelle. Die Wände der Rinne sorgen nun nämlich dafür, dass das eingefüllte Wasser nicht mehr entlang einer Fläche frei wegfließen, sondern sich nur noch in Richtung der Rinne verteilen kann. Die Amplitude der Welle fällt dabei umso höher aus, je schmaler die Rinne ist, je „eindimensionaler“ sie also wird.

Die Physiker am Institut für Angewandte Physik (IAP) der Universität Bonn haben nun in Zusammenarbeit mit Kollegen der RPTU Kaiserlautern-Landau untersucht, ob ähnliche Effekte von Dimensionalität auch für Gase aus Lichtteilchen auftreten. „Um solche Gase zu erzeugen, müssen wir viele Photonen auf kleinem Raum konzentrieren und sie gleichzeitig abkühlen“, erklärt Dr. Frank Vewinger vom IAP, der auch Mitglied im Transdisziplinären Forschungsbereich „Matter“ der Universität Bonn ist.

Mikroskopisch kleine Regenrinnen

In ihrem Experiment füllten die Forscher einen winzigen Behälter mit einer Farbstofflösung, die sie mit einem Laserstrahl anregten. Die dabei erzeugten Photonen wurden dann zwischen den verspiegelten Wänden des Behälters hin und her reflektiert. Immer wenn sie dabei mit einem Farbstoffmolekül kollidierten, wurden sie heruntergekühlt, bis das Photonengas schließlich kondensierte.

Die Dimensionalität des Gases lässt sich beeinflussen, indem man die Spiegeloberflächen modifiziert. Die IAP-Forscher kooperierten dazu mit der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Georg von Freymann von der RPTU Kaiserslautern-Landau. Für die Experimente wurde eine hochauflösende Strukturierungsmethode speziell an die spiegelnden Oberflächen des Photonenbehälters angepasst. „Wir konnten dadurch mikroskopisch kleine Erhebungen aus einem transparenten Polymer auf die Spiegel aufbringen“, erklärt Julian Schulz von der RPTU. „Diese erlauben es uns, die Photonen entweder in einer oder in zwei Dimensionen zu fangen und zu kondensieren.“

„Diese Polymere fungieren also als eine Art Regenrinne, nur eben für Licht“, sagt Kirankumar Karkihalli Umesh, Erstautor der Studie. „Je schmaler wir diese Rinne machen, desto eindimensionaler verhält sich das Gas.“

Thermische Fluktuationen weichen den Kondensationspunkt auf

In zwei Dimensionen gibt es eine genaue Temperaturgrenze, bei der die Kondensation stattfindet – ganz ähnlich wie bei Wasser, das bei exakt null Grad Celsius gefriert. In der Physik spricht man von einem Phasenübergang. „Anders müsste es aber sein, wenn wir statt eines zweidimensionalen Gases ein eindimensionales erzeugen“, sagt Vewinger. „In Photonengasen gibt es sogenannte thermische Fluktuationen. Diese sind in zwei Dimensionen so klein, dass sie nicht weiter stören. In einer Dimension schlagen sie dagegen bildlich gesprochen große Wellen.“

Diese Fluktuationen zerstören die Ordnung in eindimensionalen Systemen, sodass verschiedene Bereiche des Gases sich nicht mehr gleich verhalten. Das sorgt dafür, dass der in zwei Dimensionen noch genau definierte Phasenübergang immer mehr „ausschmiert“, je eindimensionaler das System wird. Dennoch werden seine Eigenschaften, wie auch im zweidimensionalen Fall, durch die Quantenphysik bestimmt - man nennt solche Gase auch quantenentartet. Es ist ungefähr so, als würde Wasser bei niedrigen Temperaturen zu einer Art Eiswasser werden, das jedoch nie vollständig gefriert. „Uns ist es nun erstmals gelungen, dieses Verhalten am Übergang von einem zwei- zu einem eindimensionalen Photonengas zu untersuchen“, erklärt Vewinger.

Die Arbeitsgruppen konnten nachweisen, dass eindimensionale Photonengase tatsächlich keinen scharfen Kondensationspunkt besitzen. Durch winzige Änderungen der Polymer-Strukturen lassen sich nun bis ins Detail Phänomene untersuchen, die auf dem Übergang zwischen verschiedenen Dimensionalitäten beruhen. Momentan handelt es sich dabei um Grundlagenforschung. Möglicherweise erwachsen daraus aber neue Anwendungsmöglichkeiten für quantenoptische Effekte.

Beteiligte Institutionen und Förderung:
An der Studie waren das IAP der Universität Bonn, das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) in Kaiserslautern sowie die Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau beteiligt. Die Studie wurde aus Mitteln des European Research Council (ERC) der EU sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Sonderforschungsbereichs SFB TRR 185 finanziert.

Publikation: Kirankumar Karkihalli Umesh, Julian Schulz, Julian Schmitt, Martin Weitz, Georg von Freymann und Frank Vewinger: Dimensional crossover in a quantum gas of light; Nature Physics; DOI: 10.1038/s41567-024-02641-7; URL: www.nature.com/articles/s41567-024-02641-7

Bose-Einstein-Kondensation: Atome versus Photonen

Kühlt man Bosonen ab, so führt deren Ununterscheidbarkeit zu beeindruckenden Quanteneffekten. Insbesondere überlappen die Wellenfunktionen einzelner Bosonen im Grundzustand und bilden eine einzige makroskopische Welle aus, die das kollektive kohärente Verhalten der Teilchen beschreibt. Dieses makroskopische Quantenphänomen der Bose-Einstein-Kondensation wurde 1995 bei bosonischen Alkaliatomen in magneto-optischen Fallen bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt realisiert. In 2010 gelang dies an der Universität Bonn dann auch bei Photonen, den Quanten des Lichts, in einer mit Farbstoff gefüllten Mikrokavität bei Raumtemperatur. Beobachtet man das Spektrum der Photonen, die die Mikrokavität verlassen, so entspricht dieses einer Bose-Einstein-Verteilung. Damit handelt es sich überraschenderweise um den thermodynamischen Gleichgewichtszustand eines eigentlich offen-dissipativen Vielteilchen-Quantensystems. Da die Photonen von den Farbstoffmolekülen ständig absorbiert und emittiert werden, thermalisiert das Photonengas, während gleichzeitig das Pumpen der Mikrokavität mit einem Laser die Verluste durch die Spiegel ausgleicht. Ein Experiment zu Bose-Einstein-Kondensaten von Photonen in mit Farbstoff gefüllten Mikrokavitäten wurde kürzlich auch in der Kaiserslauterner Arbeitsgruppe von OPTIMAS-Mitglied Professor Georg von Freymann aufgebaut. Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs OSCAR untersuchen er und Axel Pelster in einem gemeinsamen Projekt die emergente Phasen von
Gitterstrukturen getriebener, dissipativer Photonengase.

VCSEL

„Meine experimentellen Kollegen um Professor Maciej Pieczarka von der Technischen Universität Wrocław stellten sich nun die Frage, ob solche Bose-Einstein-Kondensate von Photonen auch bei Lasern auftreten könnten“ berichtet Axel Pelster. Um dies zu klären, untersuchten sie systematisch. VCSEL (Akronym für Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser). Es handelt sich dabei um eine Laserdiode, bei der das Licht senkrecht zur Ebene des Halbleiterchips abgestrahlt wird. Dieser spezielle Halbleiter-Laser im nahen Infrarot stellt die Schlüsseltechnologie für einen weltweit schnell wachsenden Markt dar, dessen Umsatz in diesem Jahr voraussichtlich 2 Milliarden Euro überschreiten wird. So werden VCSEL z.B. bei Laserdruckern, bei der Glasfaser-Datenübertragung, bei der Gesichtserkennung zum Entsperren von Smartphones oder beim kontaktlosen Bezahlen, sowie bei der Navigation autonomer Fahrzeuge verwendet.

Laser oder Bose-Einstein-Kondensat?

Das Herzstück des VCSEL besteht aus einem Quantentopf mit einer n-dotierten GaAs Region, die sich innerhalb einer Mikrokavität befindet. Absorption und Emission von Photonen, die von den beiden Spiegeln reflektiert werden, führt zur Erzeugung und Vernichtung von Elektronen und Löchern im Leitungs- und Valenzband des Quantentopfs. Für die Funktionsweise des VCSEL ist nun die Verstimmung entscheidend, also die Energiedifferenz zwischen der Photonenenergie und der Anregungsenergie des Quantentopfes. Sie lässt sich über den Abstand zwischen den Spiegeln verändern, da dieser die Photonenenergie bestimmt. Genaue experimentelle Untersuchungen zeigen bei negativer (positiver) Verstimmung, dass das aus dem VCSEL austretende Licht die Eigenschaften eines Lasers (BEKs) besitzt. So findet man im Falle einer positiven Verstimmung, dass während der Lebensdauer der Photonen so viele Elektron-Loch-Paare angeregt werden, dass eine effektive Thermalisierung zu einer Bose-Einstein-Verteilung erfolgen kann. Dabei zeigt sich aber im Unterschied zu den mit Farbstoff gefüllten Mikrokavitäten, dass die resultierende spektrale Temperatur im Vergleich zur Umgebungstemperatur signifikant kleiner ist. Ein tieferes Verständnis für diese verblüffende Beobachtung steht zurzeit noch aus. Für die Bose-Einstein-Kondensation der Photonen ist außerdem entscheidend, dass die longitudinale Komponente des Wellenvektors durch die Randbedingungen an den Spiegeln festgelegt wird, während in transversaler Richtung keinerlei Einschränkungen vorliegen. Für genügend langwellige transversale Anregungen ähnelt daher die dreidimensionale relativistische Dispersionsrelation masseloser Photonen näherungsweise der eines zweidimensionalen Gases nichtrelativistischer massiver Teilchen. Die resultierende effektive Masse entspricht etwa einem Hunderttausendstel der Masse eines Elektrons. Durch die Bestimmung der Zustandsdichte der Photonen in den VCSEL-Experimenten konnte die effektive Zweidimensionalität des Photonengases bestätigt werden.

Ausblick

Die hier besprochene Publikation ist in „Nature Photonics“ zeitgleich mit einer unabhängig davon durchgeführten ähnlichen Studie erschienen, bei der die Experimente unter Federführung des Imperial College in London stattfanden. Beide Forschungsarbeiten zeigen eindrucksvoll, dass photonische Bose-Einstein-Kondensate auch in Halbleiterlasern auftreten können. Dies eröffnet zum einen die Möglichkeit, durch eine geeignete Wahl des Halbleitermaterials größere Photon-Photon-Wechselwirkungsstärken zu realisieren. Gegebenenfalls lässt sich dadurch künftig die Superfluidität eines schwach wechselwirkenden Photonen-Gases durch die Beobachtung gequantelter Wirbel nachweisen. Zum anderen verspricht die natürliche Integration eines Bose-Einstein-Kondensats von Photonen in die Halbleitertechnologie potentiell interessante Anwendungen.

Bibliographische Informationen zur erschienenen Studie:

Bose-Einstein condensation of photons in a vertical-cavity surface-emitting laser
M. Pieczarka, M. Gębski, A.N. Piasecka, J.A. Lott, A. Pelster, M. Wasiak, and T. Czyszanowski
Nature Photonics, Published online 12. August 2024
DOI: 10.1038/s41566-024-01478-z
https://doi.org/10.1038/s41566-024-01478-z

Bose-Einstein condensation of light in a semiconductor quantum well microcavity
R.C. Schofield, M. Fu, E. Clarke, I. Farrer, A. Trapalis, H.S. Dhar, R. Mukherjee, T.S. Millard, J. Heffernan,
F. Mintert, R.A. Nyman, and R.F. Oulton
Nature Photonics, Published online 12. August 2024
DOI: 10.1038/s41566-024-01491-2
https://doi.org/10.1038/s41566-024-01491-2

Fragen beantworten:
Priv.-Doz. Dr. Axel Pelster
Tel.: 0631 205 2270
E-Mail: axel.pelster(at)rptu.de

Vielen Dank an Nanophotonics für den Preis und an die Organisatoren für diese großartige Konferenz.

Anulekha ist eine Physikerin aus Indien. Sie ist Postdoktorandin im Fachbereich Physik an der RPTU in Kaiserslautern. Anulekha hat einen Hintergrund in Physik und erhielt ihren Master-Abschluss von der Universität Burdwan, Indien (erster Rang in der Universität, Goldmedaillengewinnerin) und ihren Ph.D. vom S. N. Bose National Center for Basic Sciences, Indien. Anschließend kam sie 2021 als Postdoktorandin nach Deutschland. Ihre Forschung konzentriert sich auf die experimentelle Physik der kondensierten Materie zur Untersuchung der ultraschnellen Magnetisierungsdynamik in magnetischen Dünnschichten und Nanostrukturen, da eine der größten Herausforderungen der modernen Informationstechnologie darin besteht, neue Konzepte zu entwickeln, um die Datenspeicherung und -verarbeitungsgeschwindigkeit über die heutige GHz-Grenze hinaus zu erhöhen. In ihrer Forschung untersucht sie die Magnetisierungsdynamik von magnetischen Materialien nach starker Anregung durch ultraschnelle optische Pulse und zielt darauf ab, den mikroskopischen Mechanismus der laserinduzierten Magnetisierungsdynamik auf Femto-, Piko- und Nanosekunden-Zeitskalen zu verstehen, was immer noch ein intensiv diskutiertes Thema ist. Für die Untersuchungen nutzt sie die volloptische Pump-Probe-Spektroskopie, die auf dem zeitaufgelösten magneto-optischen Kerr-Effekt (TR-MOKE) basiert. Darüber hinaus verwendet sie andere experimentelle Techniken wie Brillouin-Lichtstreuung (BLS) und THz-Pump-Probe-Spektroskopie. Sie führt auch numerische Simulationen durch und arbeitet häufig mit anderen Theoretikern zusammen, um ein tieferes Verständnis der experimentellen ultraschnellen Magnetisierungsdynamik zu erlangen.

Der Fachbereich Physik dankt der Alumni-Vereinigung Physik und der Helmut-Ehrhardt-Stiftung für Physik für die großzügige Unterstützung dieser Veranstaltung sowie der Fachschaft Physik für tatkräftige Hilfe auch bei der Bewirtung der Gäste!

Weitere Eindrücke und Bilder finden Sie hier.

Am 10. Juli lud Prof. Elke Neu-Ruffing alle Interessierten zur spannenden Frage "Was haben Kühlschrankmagnete, Diamanten und ein Kompass miteinander zu tun?" ein. In ihrer Kinder-Uni Vorlesung gab es dazu viele aufregende und überraschende Experimente und sogar einen echten rosa Diamanten zu sehen.  Danke an alle, die dabei waren. Für alle, die es verpasst haben, haben wir auch ein Video gemacht, dass ihr hier findet.

Weitere Informationen zur Kinder-Uni der RPTU sowie zu zukünftigen Terminen finden Sie auf dieser Seite: https://rptu.de/kinderuni.

Herzlichen Glückwunsch zu der tollen Leistung und weiterhin viel Erfolg in deiner Promotion!

Herzlichen Glückwunsch!

In kleineren Gruppen erkunden die Mädchen den Campus, erhalten Informationen zu den Studienangeboten und können selbst experimentieren. Begleitet werden sie dabei von Studierenden, die ihnen Tipps rund um das Studium geben und von ihrem Alltag erzählen.

Die Schülerinnen können sich bei der Anmeldung für ein Tagesprogramm bestehend aus je 3 Workshops und Vorträgen einschreiben. Es stehen dabei insgesamt 40 Programme mit unterschiedlichen Schwerpunkten zur Auswahl.

Im Bereich „Mensch, Natur und Umwelt“ geht es beispielsweise darum, die Welt der Mikroorganismen zu entdecken, herauszufinden, warum Eisen für uns wichtig ist und wie man es erforscht oder wie Blüten- und Pflanzenblätter LED-Licht absorbieren. Unter „digitale Technologien“ erhalten die Schülerinnen einen Einblick, wie Roboter, Data Portraits, 3D-Druck oder KI uns im Alltag, bei der Arbeit oder auch der Planung einer Abi-Party unterstützen können.  Unter „Planen, Bauen und Gestalten“ besteht etwa die Möglichkeit, eine Brücke selbst zu bauen und unter Belastung zu testen, Monopoly mal ganz anders zu spielen oder ein eigenes Diodenmännchen zu löten.

Weitere Infos und den Link zur Anmeldung finden Weitere Infos und den Link zur Anmeldung finden Sie im Webangebot der Stabsstelle Gleichstellung, Vielfalt und Familie (unter Geschäftsstelle Kaiserslautern, „Unsere Angebote für Schülerinnen“) bzw. unter: rptu.de/s/schuelerinnentag

Kontakt:
Stabsstelle Gleichstellung, Vielfalt und Familie,
RPTU in Kaiserslautern

schuelerinnentag@rptu.de

Das Fachbereichsgrillen wird jedes Jahr vom Fachbereich Physik mit tatkräftiger Unterstützung der Fachschaft ausgetragen und die jDPG organisiert das Fußballturnier. Wir möchten uns bei allen weiteren Helfenden und Anwesenden bedanken, die diesen Abend mit auf die Beine gestellt haben.

Das Forschungsteam von OSCAR bricht mit einem in der Physik weit verbreiteten Paradigma: Quanteneffekte, die zu ganz neuartigen Eigenschaften führen können, treten nicht nur dann auf, wenn mikroskopische Systeme so gut wie möglich von ihrer Umgebung isoliert sind. Sie lassen sich vielmehr auch erzeugen und stabilisieren, wenn die Systeme an Reservoire gekoppelt, sprich "offen" sind. Das neuartige Konzept von OSCAR zur Kontrolle von Quantensystemen stellt somit einen fundamental neuen Zugang zu Quantentechnologien dar.

„In den vergangenen Jahren haben wir an Werkzeugen für die Quantentechnologien gearbeitet, die es ermöglichen, offene Quantensysteme in Forschung und Entwicklung zuverlässig und reproduzierbar einzusetzen. In der kommenden Förderperiode stellen wir uns komplexeren Herausforderungen. Wir forschen weiter grundlagenorientiert, wollen jedoch schon den Weg in Richtung von möglichen Anwendungen weisen“, erklärt Physikprofessor Michael Fleischhauer, Sprecher des Transregio-Sonderforschungsbereichs an der RPTU.

Im Blick hat das Forschungsteam Anwendungsbereiche wie Energie- und Informationstransport sowie Nanomaschinen, die als Impulsgeber für eine effizientere Datenverarbeitung und -speicherung dienen könnten. OSCAR vereint dabei die Forschungskompetenzen der im Programm federführenden RPTU und der Universität Bonn.

Professor Dr. Werner R. Thiel, Vizepräsident für Forschung an der RPTU in Kaiserslautern, freut sich über diese Bestätigung der exzellenten Forschungsleistungen in der Quantenphysik: „Ich gratuliere unseren beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern herzlich zu diesem Erfolg, der das Ergebnis jahrelanger wegbereitender Arbeit darstellt.“

Fragen beantwortet:
Prof. Dr. Michael Fleischhauer
Lehrgebiet Quantenoptik / RPTU in Kaiserslautern
T: 0631 205-3206
E: mfleisch(at)rptu.de

Schon tagsüber ließ sich der Biergarten mit kühlen Erfrischungsgetränken genießen und konnte dieses Jahr auch mit dem verführerischen Kaffeeduft der Heißgetränke aus der Kaffeerösterei Kaiserslautern punkten. Für das leibliche Wohl wurde außerdem mit einem breiten Essensangebot gesorgt. Neben süßen Verführungen gab es am Grill herzhafte Speisen auch in vegetarischer und veganer Vielfalt. Trotz bewölktem Himmel lud der Biergarten viele Gäste in seiner lockeren Atmosphäre zum Verweilen ein und forderte die Mutigen heraus, ihr Geschick im Gladiatorenspiel gegen andere zu beweisen. Abends ging die Maifete dann auch drinnen weiter, wo die Partylustigen mit klasse Beats vom DJ auf dem Dancefloor weiter feierten bis tief in die Nacht.

10 Schülerinnen und Schüler treten an der RPTU in Kaiserslautern zur Endrunde des Landeswettbewerbs Physik an. Sie müssen dabei eine zuvor erstellte Hausarbeit vorstellen und in einem Kolloquium die Ergebnisse ihrer Arbeit aufzeigen. Darüber hinaus sind sie aufgefordert, im Labor zwei Experimente eigenständig durchzuführen und auszuwerten. Die Leistungen beim Experimentieren, dem Kolloquium und der Hausarbeit werden zu gleichen Teilen gewertet und entscheiden schließlich, wer den Wettbewerb gewinnt.

Die Siegerin oder der Sieger wird vom Fachbereich Physik zu einem Praktikum eingeladen, bei dem sie oder er Einblick in die Laborarbeit erhält.

Parallel zu dem Wettbewerb gibt es für alle Schülerinnen und Schüler ein Physikseminar. In Vorlesungen und Experimenten erhalten sie zusammen mit den WettbewerbsteilnehmerInnen Einblick in die Physik-Forschung. Es geht unter anderem darum, was es mit Licht und Farbe in Blüten- und Pflanzenfarben auf sich hat, um Messmethoden und -geräte aus der Wellenoptik und um die Akustik von schwarzen Löchern. Darüber hinaus erhalten alle Jugendliche Informationen zum Frühstudium Physik (FiPS) und zu den Studiengängen Physik, Biophysik und TechnoPhysik, die der Fachbereich Physik an der RPTU in Kaiserslautern anbietet.

Die Schülerinnen und Schüler besuchen verschiedene Gymnasien in Rheinland-Pfalz.

Der Landeswettbewerb Physik wurde vom Land Rheinland-Pfalz ins Leben gerufen. Er wird vom rheinland-pfälzischen Ministerium für Bildung, dem Landesforschungszentrum Optik und Materialwissenschaft (OPTIMAS), den Sonderforschungsbereichen SFB-TR185 (OSCAR - Open System Control of Atom and Photonic Matter) und SFB-TR173 (SPIN+X – Spin in its collective environment) sowie der Sparkasse Kaiserslautern gefördert.

Fragen beantwortet:
Anett Fleischhauer
Dekanat Physik
Tel.: 0631 205-5251
E-Mail: anett.fleischhauer(at)rptu.de

Die Studierenden der RPTU zeigen sich mit ihrem Physikstudium außerordentlich zufrieden und bescheinigen der Physik exzellente Studienbedingungen. Dies wird unter anderem durch die Bewertung der allgemeinen Studiensituation und des Lehrangebots mit jeweils 4,3 Sternen der fünf möglichen Sternen deutlich. Zudem wird die umfassende Betreuung durch Lehrende sowie die Einführung ins wissenschaftliche Arbeiten (je 4,4 Sterne) und die Bibliotheksausstattung (4,5 Sterne) besonders positiv bewertet. Auch die Studienorganisation wird mit einer sehr guten Bewertung (4,6 Sterne) für den reibungslosen Zugang zu Lehrveranstaltungen ohne Überschneidungen der Pflichtveranstaltungen ausgezeichnet.

Die Universität schneidet im CHE-Ranking auch für weitere Studiengänge im Bereich Naturwissenschaften sowie Informatik und Mathematik sehr gut ab:
In der Biologie bewerteten die Studierenden die Studienorganisation und die Vermittlung fachwissenschaftlicher Kompetenzen mit jeweils 4,2 Sternen. Zudem sind sie mit der allgemeinen Studiensituation sowie der Betreuung durch Lehrende zufrieden (3,9).
Sehr gut schneidet auch die Chemie bei der Studienorganisation (4,6 Sterne) ab. Ferner punktet sie bei der Vermittlung fachwissenschaftlicher und methodischer Kompetenzen, für die die Studierenden jeweils 4,1 Sterne vergeben haben.
Die Informatik erhält Spitzennoten bei der Studienorganisation (4,4 Sterne), der Bibliotheksausstattung (4,6 Sterne) sowie der IT-Infrastruktur (4,3 Sterne). Außerdem vergaben die Studierenden für die allgemeine Studiensituation und das Lehrangebot jeweils 4,1 Sterne.
Die Mathematik-Studierenden bewerten die Studienbedingungen in vielen Bereich sehr positiv, allen voran die allgemeine Studiensituation und die Studienorganisation (je 4,8 Sterne). Ebenso erhalten die Betreuung durch Lehrende (4,7 Sterne), das Lehrangebot, die Unterstützung im Studium und die Einführung ins wissenschaftliche Arbeiten sehr gute Noten (je 4,6 Sterne).

Über das aktuelle CHE-Ranking
Im neuen Vergleich der Studienangebote werden verschiedene Kriterien – Studierendenurteile und Fakten – ausgewiesen. Die Studierenden bewerten neben der allgemeinen Studiensituation unter anderem auch das Lehrangebot, die Betreuung und Unterstützung im Studium und digitale Lehrelemente. Die Bewertung wird auf einer 5-Sterne-Skala dargestellt.Das Ranking der Bachelorstudiengänge ist unter https://studiengaenge.zeit.de/ranking abrufbar. Zudem erscheint es in der kommenden Ausgabe des ZEIT Studienführers.

Informationen zum Studienangebot Physik finden Sie hier https://www.physik.rptu.de/studium/

Die Daimler-Benz-Stiftung vergibt jährlich zwölf Stipendien an ausgewählte Postdoktoranden, Juniorprofessoren und Nachwuchsgruppenleiter. Ziel dieser Stipendien ist es, die Eigenständigkeit und Kreativität des wissenschaftlichen Nachwuchses zu fördern und gleichzeitig engagierten Forschern in der Postdoc-Phase den beruflichen Aufstieg zu erleichtern.
Jedes Stipendium ist mit 40.000 € für zwei Jahre dotiert, die für verschiedene Zwecke verwendet werden können, z. B. für die Unterstützung durch Hilfswissenschaftler, die Anschaffung von Geräten, die Finanzierung von Forschungsreisen oder die Teilnahme an Konferenzen. Darüber hinaus fördert die Daimler und Benz Stiftung den interdisziplinären Dialog und die Zusammenarbeit durch regelmäßige Treffen von jungen Wissenschaftlern innerhalb des wachsenden Netzwerks der Stipendiaten.

https://www.quantum-rlp.de aufgenommen.

Herzlichen Glückwunsch!

Derzeit arbeitet Franziska Kühn in der AG Magnetismus an ihrer Doktorarbeit im Spin+X-Projekt B04 mit Schwerpunkt auf nichtlineare Dynamik magnonischer Bose-Einstein-Kondensate.

DOI: doi.org/10.1038/s41467-024-46054-9

An der RPTU in Kaiserslautern waren die Forschungsarbeiten zu der Studie in das Zentrum für Optik und Materialwissenschaften eingebunden, das im Rahmen der Forschungsinitiative Rheinland-Pfalz gefördert wird.

Fragen beantwortet:
Professor Dr. Artur Widera
Lehrgebiet Individual Quantum Systems
RPTU in Kaiserslautern
Tel.: 0631 205-4130
E-Mail: widera(at)rptu.de
 

Mehr Informationen finden Sie in der Stellenausschreibung : https://jobs.rptu.de/jobposting/e5d31c2e7efe001ef57d9681a26ad3dcf14d62db0

Bitte beachten sie, dass wir keine Bewerbungen per E-Mail sondern ausschließlich über das online Portal der Uni annehmen.

Für ihr Experiment haben die Physiker eine Wolke aus Rubidium-Atomen verwendet, die im Ultrahochvakuum auf etwa 100 Mikrokelvin – 0,0001 Grad über dem absoluten Nullpunkt – abgekühlt wurde. Anschließend haben sie einige dieser Atome mit Lasern in einen sogenannten Rydberg-Zustand angeregt. „Dabei wird das jeweils äußerste Elektron in weit entfernte Bahnen um den Atomrumpf gebracht“, erklärt Professor Herwig Ott, der an der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) zu ultrakalten Quantengasen und Quantenatomoptik forscht. „Der Bahnradius des Elektrons kann mehr als ein Mikrometer betragen, damit ist die Elektronenwolke größer als ein kleines Bakterium.“ Solche hochangeregten Atome bilden sich auch im interstellaren Raum und sind chemisch extrem reaktiv.

Befindet sich nun ein weiteres Atom innerhalb dieses riesigen Rydberg-Atoms, entsteht ein Molekül. Während herkömmliche chemische Bindungen entweder kovalent (Bindung über ein Elektronenpaar), ionisch (Bindung über positiv und  negativ geladene Ionen), metallisch (frei bewegliche Elektronen) oder dipolarer Natur (Bindung durch Dipolkräfte) sind, werden die Trilobiten-Moleküle durch einen völlig anderen Mechanismus gebunden. „Es ist die quantenmechanische Streuung des Rydberg-Elektrons an dem Atom, die die beiden zusammenklebt“, sagt Max Althön, Erstautor der Studie. Althön weiter: „Stellen Sie sich vor, das Elektron umkreist den Atomkern in einer schnellen Umlaufbahn. Bei jeder Umrundung stößt es mit dem zweiten Atom zusammen. Im Gegensatz zu unserer Intuition lehrt uns die Quantenmechanik, dass es durch diese Kollisionen zu einer effektiven Anziehung zwischen dem Elektron und dem Atom kommt.“

Diese Moleküle besitzen erstaunliche Eigenschaften: Aufgrund der Wellennatur des Elektrons führen die Mehrfachkollisionen zu einem Interferenzmuster, das wie ein fossiler Trilobit aussieht. Außerdem ist die Bindungslänge des Moleküls so groß wie der Rydberg-Orbit – viel größer als bei jedem anderen zweiatomigen Molekül. Und weil das Elektron so stark von dem zweiten Atom angezogen wird, ist das permanente elektrische Dipolmoment mit mehr als 1700 Debye extrem groß.

Um diese Moleküle zu beobachten, haben die Wissenschaftler eine spezielle Vakuumapparatur entwickelt. Sie ermöglicht es, ultrakalte Atome durch Laserkühlung herzustellen und die Moleküle anschließend spektroskopisch nachzuweisen. Die Ergebnisse tragen zum Verständnis grundlegender Bindungsmechanismen zwischen Atomen im Grundzustand und Rydberg-Atomen bei, die in letzter Zeit auch zu einer Plattform für Quantencomputer-Anwendungen geworden sind. Die Entdeckung der Forscher ergänzt das Verständnis von Rydberg-Systemen, die exotisch und nützlich zugleich sein können.

Die Arbeiten zu dieser Studie fanden im Rahmen des Schwerpunktprogramms „Giant Interactions in Rydberg Systems“ statt, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird. Die Forschung wurde im Profilbereich OPTIMAS (Landesforschungszentrum für Optik und Materialwissenschaften) durchgeführt, der seit 2008 im Rahmen der Forschungsinitiative des Landes Rheinland-Pfalz gefördert wird.

Die Ergebnisse der Messungen und eine Beschreibung des Versuchsaufbaus sind in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht worden: „Exploring the vibrational series of pure trilobite Rydberg molecules“; Max Althön, Markus Exner, Richard Blättner & Herwig Ott

www.nature.com/articles/s41467-023-43818-7
DOI: doi.org/10.1038/ s41467-023-43818-7

Fragen beantwortet:
Prof. Dr. Herwig Ott
Ultrakalte Quantengase und Quanten-Atom-Optik
RPTU in Kaiserslautern
E-Mail: herwig.ott@rptu.de
Telefon: +49 0631 205-2817

Herzlichen Glückwunsch!

Dass wir heute in der Lage sind, Musik und Videos trotz immenser Datenmengen zu streamen oder dass Autos dank Antiblockiersystem sicher bremsen, verdanken wir den stetigen Fortschritten in der Spin-Forschung. Die Erkenntnisse aus dieser Forschungsrichtung fließen bereits seit vielen Jahren kontinuierlich in die Entwicklung neuer Technologien ein. Ein weiteres Beispiel ist die prägende Rolle, die die Spin-Forschung seit den Anfängen des Computerzeitalters bei der Entwicklung von Festplatten spielt, und wie sie heute die Evolution moderner magnetischer Speicherchips und Sensoren beeinflusst.

Der Begriff „Spin“ bezeichnet in Fachkreisen den Eigendrehimpuls eines Quantenteilchens, sei es ein Elektron oder Proton, wie Professor Dr. Martin Aeschlimann, Sprecher des Sonderforschungsbereichs (SFB) an der RPTU in Kaiserslautern, erläutert: „Der Spin ist ein rein quantenmechanisches Phänomen und bildet die Grundlage für alle magnetischen Erscheinungen.“ Diese Erkenntnis gewinnt besonders an Bedeutung, wenn es um die schnelle und effiziente Speicherung großer Datenmengen geht, sowie bei der Entwicklung fortschrittlicher magnetischer Sensoren, die in Mobilgeräten und Fahrzeugen Verwendung finden.

Das Forschungsteam in Kaiserslautern und Mainz widmet sich in seiner Arbeit der gesamten Bandbreite der Spin-Forschung. Dies umfasst ein Spektrum von grundlegenden physikalischen Fragestellungen bis hin zu funktionalen und technologisch ausgerichteten Projekten. Ein Beispiel hierfür ist die Entwicklung innovativer Bauteile, die Spinwellen als Übertragungsträger nutzen, um Daten zu transferieren.

Ein weiterer zentraler Fokus des Sonderforschungsbereichs liegt auf der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses. Das integrierte „Spin+X-Graduiertenkolleg“ ermöglicht jungen Forscherinnen und Forschern eine umfassende Ausbildung sowohl in ihrem Fachgebiet als auch interdisziplinär. Diese Möglichkeit zur Ausbildung wird durch die enge Zusammenarbeit der verschiedenen Arbeitsgruppen an beiden Standorten ermöglicht.

In der dritten Förderperiode liegt ein besonderes Augenmerk auf der Aufbereitung und Speicherung von Forschungsdaten gemäß den FAIR-Prinzipien, die für Findbarkeit, Zugänglichkeit, Interoperabilität und Wiederverwendbarkeit stehen. Ein eigenes Teilprojekt wird sich dieser Thematik widmen. In enger Kooperation mit dem FAIRmat Konsortium der NFDI (Nationale Forschungsdateninfrastruktur) sollen die Ergebnisse der „Spin+X“-Forschung der Wissenschaftsgemeinschaft und künftigen Forschungsprojekten in diesem Bereich zugänglich gemacht werden.

Der Transregio-Sonderforschungsbereich „Spin+X – Spin in seiner kollektiven Umgebung“ wurde erstmals 2016 bewilligt. Er befindet sich derzeit in seiner zweiten Förderperiode (2020 bis Ende 2023). Die dritte Phase des Projekts startet im Januar 2024.
 

„Das ist ein großartiger Erfolg für die Spin-Forschung in Rheinland-Pfalz. Ich gratuliere allen Beteiligten in Kaiserslautern und Mainz“, sagt Professor Dr. Werner Thiel, Vizepräsident für Forschung der RPTU in Kaiserslautern. „An der RPTU in Kaiserslautern bündeln wir die Arbeiten zur Spin-Forschung in einem eigenen Forschungsgebäude, dem Laboratory for Advanced Spin Engineering, kurz LASE. Hier gehen Forscherinnen und Forscher Spin-Phänomenen fächerübergreifend auf den Grund und legen damit den Grundstein für künftige Schlüsseltechnologien.“

Der Sonderforschungsbereich ist an beiden Standorten fest in die Forschungsinitiative des Landes Rheinland-Pfalz eingebunden. Diese Initiative verfolgt das Ziel, Spitzenforschung zu fördern und den Universitäten die Möglichkeit zur Profilbildung zu bieten.


Über Sonderforschungsbereiche der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)
Sonderforschungsbereiche sind langfristige, auf die Dauer von bis zu zwölf Jahren angelegte Forschungseinrichtungen der Hochschulen, in denen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Rahmen eines fächerübergreifenden Forschungsprogramms zusammenarbeiten.

Sie ermöglichen die Bearbeitung innovativer, anspruchsvoller, aufwendiger und langfristig konzipierter Forschungsvorhaben durch Koordination und Konzentration von Personen und Ressourcen in den antragstellenden Hochschulen. Damit dienen sie der institutionellen Schwerpunkt- und Strukturbildung.

Der SFB/Transregio (TRR) wird von zwei oder drei Hochschulen gemeinsam beantragt und getragen. Er ermöglicht eine enge Kooperation zwischen diesen Hochschulen und den dort Forschenden einschließlich einer gemeinsamen Nutzung der Ressourcen. Die Beiträge der antragstellenden Hochschulpartner sind für das gemeinsame Forschungsziel essentiell, komplementär und synergetisch.
Mehr unter: www.dfg.de/foerderung/programme/koordinierte_programme/sfb/

Fragen beantworten:
Aneta Daxinger und Matthias Klein
Geschäftsführung SFB/TRR Spin+X
Tel.: 0631 205-3576
E-Mail: spin_gf(at)uni-kl.de
 

Über die RPTU

Seit 1. Januar 2023 bilden die Technische Universität Kaiserslautern und die Universität in Landau zusammen die Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau. Mit über 20.000 Studierenden und mehr als 300 Professorinnen und Professoren ist die RPTU die zweitgrößte akademische Einrichtung des Landes. Als Ort internationaler Spitzenforschung und akademische Talentschmiede der Wirtschaft und Wissenschaft bietet die RPTU exzellente Studien- und Forschungsbedingungen sowie ein weltoffenes Umfeld. Die RPTU ist zudem Innovations- und Transferpartner für Politik, Wirtschaft und Gesellschaft. Wer an der RPTU studiert, lernt, forscht oder arbeitet, ist Teil einer lebendigen Universitätsgemeinschaft und gestaltet die Welt von morgen.

Die beiden wurden zur W3 Professoren für Experimentalphysik ernannt. Herr Stadtmüller forscht zu „Ultraschnellen Phänomenen an Grenzflächen“, Herr Pupeza im Bereich der „Optischen Quantenmesstechnik“. Ihre Ernennung wird zweifellos dazu beitragen, unser Fachbereichsprofil weiter zu schärfen und unseren Studierenden noch mehr Möglichkeiten bieten.

Wir heißen die beiden herzlich willkommen und freuen uns auf die Zusammenarbeit.

Hier geht es zum Paper: https://www.nature.com/articles/s41586-023-06469-8

Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit unseren Theorie Kollegen K. Menon, E. Cuestas, T.
Fogarty und T. Busch vom Okinawa Institute of Science and Technology (Japan), sowie mit E. Lutz
vom Institute for Theoretical Physics in Stuttgart (Deutschland) durchgeführt.

Energiedifferenz als Antrieb

„In der Quantenwelt bzw. auf atomarer Ebene unterscheiden wir zwei Klassen von Teilchen: Bosonen und Fermionen“, erläutert Jennifer Koch, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Arbeitsgruppe und Erstautorin der Studie. „Diese unterscheiden sich in einer Eigenschaft und zwar ihrem Eigendrehimpuls oder Spin.“ Kommt eine Vielzahl an Bosonen und Fermionen jeweils in einer sogenannten Atomfalle in ultrakalter Umgebung zusammen (in der thermische Effekte keine Rolle spielen), passiert Folgendes: „Werden die Bosonen nicht von thermischer Energie gelenkt, bleiben sie energetisch im Grundzustand und gesellen sich zueinander“, erklärt die Physikerin. „Die Fermionen hingegen folgen dem Pauli-Prinzip.“ Das Pauli-Prinzip besagt, dass sich zwei identische Fermionen nicht im gleichen Energiezustand befinden können. Stattdessen entfernen sie sich voneinander und nehmen dabei verschiedene Anregungszustände bzw. steigende Energieniveaus ein. Der entscheidende Knackpunkt für die Forschung: „Der Gesamtenergiebetrag des Fermionen-Ensembles ist höher“, resümiert Koch.

Um die Energiedifferenz zwischen den unterschiedlichen Teilchen-Ensembles zu erschließen, nutzte das Forscherteam die Tatsache, dass Fermionen unter geeigneten Versuchsbedingungen wandlungsfreudig sind. Die Physikerin erklärt: „Wir haben die Fermionen jeweils paarweise vereint – dadurch sind Bosonen entstanden. Damit haben wir eine quantenmechanische Alternative zum Zünden eines Kraftstoffs geschaffen, mit der sich unser Quantenmotor betreiben lässt.“

Thermodynamik – ja oder nein?

Der „Proof of Concept“ ist somit gelungen. Was passiert mit den Erkenntnissen? „Im Moment sind wir von einer konkreten Anwendung zwar noch entfernt, weil unsere Entwicklung nur unter speziellen Versuchsbedingungen funktioniert. Ich bin aber überzeugt, dass in unserer Grundlagenforschung wertvolles Potenzial steckt, das Anregungen für neue Anwendungen in der Festkörperphysik geben kann, beispielsweise in Supraleitern, wo ebenfalls fermionische Elektronen als Paare den Strom verlustfrei leiten“, zieht Widera Bilanz. „Unser Motor hatte im Vergleich zu einer Standardmaschine bereits eine gute Leistung. Und je mehr Teilchen die Ensembles enthalten, desto höhere Energieniveaus und damit Energieausbeuten lassen sich erreichen“, sagt Widera. Professor Eric Lutz, einer der Koautoren der Studie, ergänzt einen weiteren Aspekt: „Das Thema ist aus Sicht der Wissenschaftscommunity extrem spannend. Damit stoßen wir eine Diskussion darüber an, wie die experimentellen Resultate überhaupt fachlich einzuordnen sind. Können wir die Gesetzmäßigkeiten der Thermodynamik heranziehen? Wenn nicht, wie beschreiben wir dann die Prozesse, die unseren Motor zum Laufen bringen?“ Und Professor Thomas Busch, dessen Arbeitsgruppe aus Japan an der theoretischen Modellierung beteiligt war, fügt hinzu: „Diese Fragen helfen, das Wissen um die Welt der kleinsten Teilchen voranzubringen und zu verstehen, wie wir deren Eigenschaften für weitere technische Innovationen nutzen können.“

Gemeinsam zum Erfolg

Dem Kaiserslauterer Forschungsteam, dem die Projektleitung oblag, gehörte neben Professor Artur Widera und Jennifer Koch ebenso Sian Barbosa an. Zu den Projektpartnern zählten Forschende vom Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) in Japan – Professor Thomas Busch, Eloisa Cuestas, Keerthy Menon und Thomas Fogarty. Sie lieferten die theoretischen Modelle für den Versuchsansatz. Ebenso beteiligt war Professor Eric Lutz von der Universität Stuttgart (Theoretische Physik), der seine Expertise in der Thermodynamik einbrachte.

Die Studie „A quantum engine in the BEC-BCS crossover“ ist in der renommierten Fachzeitschrift Nature einsehbar: https://www.nature.com/articles/s41586-023-06469-8

Bibliographische Informationen zur erschienenen Studie:
A quantum engine in the BEC-BCS crossover
Jennifer Koch, Keerthy Menon, Eloisa Cuestas, Sian Barbosa, Eric Lutz, Thomas Fogarty, Thomas Busch, and Artur Widera
Nature, Volume 621 Issue 7980, 28 September 2023
DOI: 10.1038/s41586-023-06469-8
 

Fragen beantworten:
Dipl.-Phys. Jennifer Koch
Tel.: 0631 205 5272
E-Mail: jekoch@rptu.de

Prof. Dr. Artur Widera
Tel.: 0631 205-4130
E-Mail: widera@rptu.de

Über die RPTU

Seit 1. Januar 2023 bilden die Technische Universität Kaiserslautern und die Universität in Landau zusammen die Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau. Mit über 20.000 Studierenden und mehr als 300 Professorinnen und Professoren ist die RPTU die zweitgrößte akademische Einrichtung des Landes. Als Ort internationaler Spitzenforschung und akademische Talentschmiede der Wirtschaft und Wissenschaft bietet die RPTU exzellente Studien- und Forschungsbedingungen sowie ein weltoffenes Umfeld. Die RPTU ist zudem Innovations- und Transferpartner für Politik, Wirtschaft und Gesellschaft. Wer an der RPTU studiert, lernt, forscht oder arbeitet, ist Teil einer lebendigen Universitätsgemeinschaft und gestaltet die Welt von morgen.

Herzlichen Glückwunsch!

• Orbitronik: Wie können wir Wellenleitermoden höherer Ordnung nutzen, um künstliche Felder für Licht zu erzeugen, die magnetische oder elektrische Wechselwirkungen imitieren?
• Quanten-(Nicht-)Reversibilität: Wann werden Prozesse in Quantensystemen nicht mehr umkehrbar? Wie können wir dies mit Hilfe von nichtlinearen Wellenleitern erforschen?
• Integration von Quantenpunkten in photonische Kristalle

Möchten Sie mehr erfahren? Bitte kontaktieren Sie cjoerg(at)rptu.de

Pressemitteilung der TU Kaiserslautern

Pressemitteilung der TU Kaiserslautern

Pressemitteilung der TU Kaiserslautern

Schwarmverhalten, wie wir es etwa von Vögeln und Fischen kennen, dient als Inspiration für die Forschenden im jüngst von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligten Vorhaben. Ziel des mit 11 Mio. Euro geförderten Transregio-Sonderforschungsbereichs (TRR-SFB) "Quantenkooperativität von Licht und Materie" ist es, kooperatives Verhalten in der Quantenwelt zu verstehen und nutzbar zu machen, um schlussendlich beispielsweise die Leistung bzw. Signalempfindlichkeit von Sensoren verbessern zu können. Im SFB vernetzen sich regionsübergreifend mehrere Universitäten. Wir sind mit einem Teilprojekt eingebunden.

Hier geht es zur Pressemeldung der TUK.

Wir wünschen einen guten Start und viel Erfolg! Danke für deine Pionierarbeit in Kaiserslautern!

Herzlichen Glückwunsch und viel Erfolg! Besten Dank für deine tolle Arbeit in der Promotion und als PostDoc!

Herzlich Willkommen!

www.mpgc-mainz.de

Hier gehts zum Artikel.

Unsere Forschungsarbeiten werden finanziert im EU Netzwerk QuSco. (European Union's Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement No 765267)

Wir freuen uns sehr darüber, dass unsere Arbeit zusätzlich durch ein Scilight von AIP gewürdigt wird, dass unsere Arbeit für eine breitere Leserschaft zusammenfasst. Hier geht es zum Scilight.

Druck oder Temperatur sind Eigenschaften von Gasen, welche eng mit Kollisionen zwischen den Atomen verknüpft sind. Stöße zwischen Atomen können zudem die Quanteneigenschaften der stoßenden Atome ändern.

Zusammen mit unserem Kollegen Prof. E. Tiemann von der Universität Hannover ist es uns gelungen, einzelne Atome als Sensoren zu verwenden, indem Kollisionen mit Atomen eines Gases die Quanteneigenschaften des atomaren Sensors ändern. Damit konnten wir die Temperatur des atomaren Gases bestimmen.

Experimentell werden individuelle neutrale Cäsium (Cs) Atome in ein ultrakaltes Gas aus Rubidium (Rb) Atomen eingebracht. Anschließend führen Kollisionen zum Austausch von quantisiertem Drehimpuls. Die Kollisionen sind unterscheidbar in endo-/ und exoenergetische Stöße, welche in unserem Experiment über das Magnetfeld, die initialen Quantenzustände und die Gaseigenschaften voll kontrollierbar sind.

Der Energieaustausch ändert die magnetischen Quantenzustände, welche im Experiment beobachtbar sind.

Aufgrund von atomaren Eigenschaften ist die Energie, die mit einer Änderung des Quantenzustands einhergeht, für die beiden Atomsorten unterschiedlich. Als Folge finden sich exotherme Prozesse, bei denen kinetische Energie freigesetzt wird, und endotherme Prozesse, die nur ablaufen können, wenn die benötigte Energie aus der thermischen Energie im Stoßprozess zur Verfügung gestellt werden kann. Diese Prozesse koppeln effektiv die Besetzung der Quantenzustände des einzelnen Atoms an die Temperatur des Gases. Somit ist es möglich, die Temperatur des Systems aus der Messung der Spinverteilung der Cs Atome zu bestimmen.

Des Weiteren fanden wir heraus, dass sich die Empfindlichkeit des Thermometers erheblich verbessert, wenn statt der Gleichgewichtszustandsverteilung die Spindynamik betrachtet wird, bevor ein Gleichgewicht entsteht.

Aufgrund der zusätzlichen Magnetfeldabhängigkeit des Systems ist es zudem möglich, diesen physikalischen Effekt als Multimeter zu nutzen und das vorhanden Magnetfeld zu messen.

Unsere Arbeit ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg, Quantenvielteilchensysteme zerstörungsarm zu vermessen und den Betrieb neuartiger Quantensensoren zu optimieren.

In den letzten Jahren haben sich Stickstoff-Fehlstellen(NV)-Zentren in Diamanten zu einer vielversprechenden, nanometergroßen Plattform für die Quantenmesstechnik und Quanteninformationstechnologie entwickelt. In den meisten Anwendungen gewähren sperrige Mikroskope mit hoher numerischer Apertur einen direkten optischen Zugang zu den Quantenemittern.

In unserer Arbeit haben wir die diese Quantensysteme in Form von Nanodiamanten in optische Polymerwellenleiter integriert, die Licht gezielt zu den NV-Zentren hin- und deren Fluoreszenzlicht wegführen. Zusätzlich haben wir diese Strukturen zur Messung von Magnetfeldern erprobt und konnten zeigen, dass ihre Kohärenzeigenschaften dabei erhalten bleiben.

Unsere Arbeit ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu photonischen Netzwerken mit integrierten Quantenemittern.

Der nächste Tag der Physik findet am 04.12.2021 statt.

Einzelne Kollisionen zwischen zwei Atomen sind die Grundlage für das makroskopische Verhalten eines Gases, wie zum Beispiel Druck oder Wärmetransport, aber auch Quanteneigenschaften. In unserer Arbeit haben wir zusammen mit unserem Kollegen Prof. E. Tiemann von der Universität Hannover einzelne Kollisionen bei ultrakalten Temperaturen untersucht. Dabei sind wir über die Standardbetrachtung des Bewegungszustandes, d.h. Vermessung von Position und Geschwindigkeit, hinausgegangen. Wir haben vielmehr auch untersucht, wie der interne Zustand, der Aufschluss über den Drehimpulszustand des Atoms gibt, sich bei Kollision mit einem anderen Atom ändert, und wie dieser Zustand kontrolliert werden kann. Dazu wurden individuelle Cäsium (Cs) Atome bei Tempertaturen von wenigen hundert Nanokelvin in ein ebenso kaltes Rubidium (Rb) Gas eingebracht. Wir konnten eine Reihe von sogenannten Feshbach Resonanzen beobachten, wodurch die Wahrscheinlichkeit für eine Kollision mithilfe eines Magnetfeldes eingestellt werden kann. Die Ursache dieser Resonanzen ist die Kopplung an einen gigantischen molekularen Halozustand, dessen Größe im Mikrometerbereich so groß wie unsere gesamte Rb Wolke ist. Zusätzlich konnten wir beobachten, dass in einer Kollision sich der Drehimpuls nicht nur in einzelnen Quanten, sondern in einer Kollision auch um zwei Quanten ändern kann. Unsere Ergebnisse eröffnen neue Einblicke in das molekulare Wechselwirkungspotential bei ultrakleinen Energien. Mit unserem Experiment öffnen sich neue Möglichkeiten, vor allem in zwei Richtungen. Erstens erlaubt unser Experiment, Wechselwirkungsphänomene auf dem Niveau einzelner atomarer Stöße zu messen und damit die Präzision und das Verständnis ultrakalter Chemie und Spektroskopie zu verbessern. Zweitens ist die hervorragende Kontrolle ein wichtiger Schritt, um die Quanteneigenschaften von Materie in zukünftigen Ergebnissen präzise auf dem Niveau einzelner Stöße zu kontrollieren.

F. Schmidt et al., „Quantum Quantum spin dynamics of individual neutral atoms coupled to a Bose-Einstein condensate“ Phys. Rev. Lett. 121, 130403 (2018). Weitere Informationen finden sich in der Pressemitteilung der TUK.

B. Gänger, J. Phieler, B. Nagler und A. Widera,
„A versatile apparatus for fermionic lithium quantum gases based on an interference-filter laser system“,
Rev. Sci. Instr. 89, 093105 (2018)

Dabei gab es Gelegenheit für den wisschenschaftlichen Nachwuchs, aber auch für die „alten Hasen“, unsere wissenschaftlichen Ergebnisse des vergangenen Jahres mit dem Fachkollegium zu diskutieren. Besondere Highlight waren der Einstein Slam, die Vorträge zur Verleihung der Dissertationspreise und der Laborbesuch im Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts.

Wir hatten eine spannende, eindrucksvolle und im Wortsinn „ansteckende“ Woche und starten mit viel neuem Input ins kommende „wisschenschaftliche Jahr“.

Nicht nur die Türen unserer „Hexenküche“, in der mit flüssigem Stickstoff cremigstes Eis gezaubert wurde, sondern auch die Türen unserer Labors standen den Besuchern offen. Wir konnten dem Ansturm der vielen Neugierigen, Interessierten und Hungrigen nur dank der Mithilfe des ganzen Teams standhalten.

Wir haben uns über die vielen Fragen, verblüffte Gesicher und positives Feedback sehr gefreut. Ebenso freuen wir uns auf ein Wiedersehen – entweder in zwei Jahren am nächsten Tag der Physik oder hoffentlich im Hörsaal.

We investigate femtosecond spin injection from an optically excited Ni top layer into an Au bottom layer using time-resolved complex magneto-optical Kerr effect (C-MOKE) measurements. Employing the C-MOKE formalism, we are able to follow layer-resolved demagnetization in Ni and the simultaneous spin injection into the adjacent Au film, both occurring within ∼40fs. We confirm the ballistic to diffusive propagation of the spin transfer process with ab initio theory and superdiffusive transport calculations. In particular, our combined experimental-theoretical effort does allow us to quantify the so far elusive amount of spin injection, and therefore the spin injection efficiency at the interface.

Die Arbeit wurde von PRL als Editors' Suggestion ausgezeichnet und wird von einem englishcsprachigen Begleitartikel im Onlinemagazin Physics begleitet: Observing Diffusion Atom by Atom, P. Ball, Physics 10, 76.

Die Pressemitteilung der TU Kaiserslautern findet sich hier.

Abstract

Electron–electron interactions are the fastest processes in materials, occurring on femtosecond to attosecond timescales, depending on the electronic band structure of the material and the excitation energy. Such interactions can play a dominant role in light-induced processes such as nano-enhanced plasmonics and catalysis, light harvesting, or phase transitions. However, to date it has not been possible to experimentally distinguish fundamental electron interactions such as scattering and screening. Here, we use sequences of attosecond pulses to directly measure electron–electron interactions in different bands of different materials with both simple and complex Fermi surfaces. By extracting the time delays associated with photoemission we show that the lifetime of photoelectrons from the d band of Cu are longer by ∼100 as compared with those from the same band of Ni. We attribute this to the enhanced electron–electron scattering in the unfilled d band of Ni. Using theoretical modeling, we can extract the contributions of electron–electron scattering and screening in different bands of different materials with both simple and complex Fermi surfaces. Our results also show that screening influences high-energy photoelectrons (≈20 eV) significantly less than low-energy photoelectrons. As a result, high-energy photoelectrons can serve as a direct probe of spin-dependent electron–electron scattering by neglecting screening. This can then be applied to quantifying the contribution of electron interactions and screening to low-energy excitations near the Fermi level. The information derived here provides valuable and unique information for a host of quantum materials.

Abstract

The evolution of the electronic band structure of the simple ferromagnets Fe, Co, and Ni during their well-known ferromagnetic-paramagnetic phase transition has been under debate for decades, with no clear and even contradicting experimental observations so far. Using time- and spin-resolved photoelectron spectroscopy, we can make a movie on how the electronic properties change in real time after excitation with an ultrashort laser pulse. This allows us to monitor large transient changes in the spin-resolved electronic band structure of cobalt for the first time. We show that the loss of magnetization is not only found around the Fermi level, where the states are affected by the laser excitation, but also reaches much deeper into the electronic bands. We find that the ferromagnetic-paramagnetic phase transition cannot be explained by a loss of the exchange splitting of the spin-polarized bands but instead shows rapid band mirroring after the excitation, which is a clear signature of extremely efficient ultrafast magnon generation. Our result helps to understand band structure formation in these seemingly simple ferromagnetic systems and gives first clear evidence of the transient processes relevant to femtosecond demagnetization.

DOI: 10.1126/sciadv.1602094

Molybdenum oxide (MoO_x)is a very promising material, as it creates an interfacial dipole that increases the metal work function of the electrode. In organic electronic devices, this causes an improvement of the injection of carriers from the metal electrode into the HOMO of the organic semiconductor. However, up to now, MoO_x has never been employed in molecular spintronics.

DOI: 10.1002/aelm.201600366

Understanding how the electronic band structure of a ferromagnetic material is modified during laser-induced demagnetization on femtosecond time scales has been a long-standing question in condensed matter physics. Here, we use ultrafast high harmonics to measure time-, energy-, and angle-resolved M-edge magnetic asymmetry spectra for Co films after optical pumping to induce ultrafast demagnetization. This provides a complete data set that we can compare with advanced ab initio magneto-optical calculations. Our analysis identifies that the dominant mechanisms contributing to ultrafast demagnetization on time scales up to several picoseconds are a transient reduction in the exchange splitting and the excitation of ultrafast magnons. Surprisingly, we find that the magnon contribution to ultrafast demagnetization is already strong on subpicosecond time scales, while the reduction in exchange splitting persists to several picoseconds.

DOI: 10.1103/PhysRevB.94.220408

The understanding of the fundamental geometric and electronic properties of metal-organic hybrid interfaces is a key issue on the way to improving the performance of organic electronic and spintronic devices. Here, we studied the adsorption heights of copper-II-phthalocyanine (CuPc) and 3,4,9,10-perylene-tetracarboxylic-dianhydride (PTCDA) on a Pb1Ag2 surface alloy on Ag(111) using the normal-incidence x-ray standing waves technique. We find a significantly larger adsorption height of both molecules on the Pb-Ag surface alloy compared to the bare Ag(111) surface which is caused by the larger size of Pb. This increased adsorption height suppresses the partial chemical interaction of both molecules with Ag surface atoms. Instead, CuPc and PTCDA molecules bond only to the Pb atoms with different interaction strength ranging from a van der Waals–like interaction for CuPc to a weak chemical interaction with additional local bonds for PTCDA. The different adsorption heights for CuPc and PTCDA on Pb1Ag2 are the result of local site-specific molecule-surface bonds mediated by functional molecular groups and the different charge donating and accepting character of CuPc and PTCDA.

DOI: 10.1103/PhysRevB.94.235436

Recently, research has revealed that molecules can be used to steer the local spin properties of ferromagnetic surfaces. One possibility to manipulate ferromagnetic-metal–molecule interfaces in a controlled way is to synthesize specific, non-magnetic molecules to obtain a desired interaction with the ferromagnetic substrate. Here, we have synthesized derivatives of the well-known semiconductor Alq₃ (with q = 8-hydroxyquinolinate), in which the 8-hydroxyquinolinate ligands are partially or completely replaced by similar ligands bearing O- or N-donor sets. The goal of this study was to investigate how the presence of (i) different donor atom sets and (ii) aromaticity in different conjugated π-systems influences the spin properties of the metal–molecule interface formed with a Co(100) surface. The spin-dependent metal–molecule-interface properties have been measured by spin-resolved photoemission spectroscopy, backed up by DFT calculations. Overall, our results show that, in the case of the Co–molecule interface, chemical synthesis of organic ligands leads to specific electronic properties of the interface, such as exciton formation or highly spin-polarized interface states. We find that these properties are even additive, i.e. they can be engineered into one single molecular system that incorporates all the relevant ligands.

DOI: 10.1039/C6DT03183H

Institut für Pharmazeutische Wissenschaften, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

Ein begleitender Artikel von Sophia Chen in der Online Zeitschrift Physics ist hier zu finden.

Die Originalveröffentlichung findet sich unter folgender Referenz: Phys. Rev. A 93, 022507 (2016).

An Mitmach-Experimenten konnten die Besucher, unter anderem an einem Aufbau zu Interferenzeffekten mit Licht und einer Laserspektroskopie, selbst Hand anlegen. Außerdem konnten die Besucher mit einem portablen Aufbau einer magneto-optischen Falle einen kleinen Einblick in Methoden der aktuellen Forschung gewinnen.

Prof.Dr. Ernst Bamberg, MPI f. Biophysik, Frankfurt/M im gemeinsamen Kolloquium der Fachbereiche Physik und Biologie am Montag, 05.05.2014 um 17 c.t. in 42/110.

Herr Prof. Bamberg spricht über

„Light-gated ion channels and pumps in optogenetics“

die Biophysiker der Fachschaft Physik laden Euch herzlich zum traditionellen Biophysikeressen in diesem Semester ein! Stattfinden wird es am Montag, den 27.5. um 18Uhr im Raum 46/387-388 (Seminarraum der Physik).

Als Gastvortragenden dürfen wir diesmal den Promotionsstudenten Klemens Schmitt begrüßen, der einen Vortrag über seinen Studienverlauf im Hauptdiplom mit Spezialisierung Physik halten wird.

Natürlich wird auch wieder mit einem warmen Büfett für das leibliche Wohlgesorgt!

Wir freuen uns auf Euer Erscheinen und hoffen, dass sich wieder viele Biophysiker zusammenfinden und kennenlernen können.

Mit freundlichen Grüßen,

das Biophysikreferat der Fachschaft Physik TU Kaiserslautern

eingeladen von Prof. Schünemann

Abstract

Die Originalveröffentlichung findet sich unter folgender Referenz: Phys. Rev. Lett. 109, 235301 (2012).

• Physikzentrum Bad Honnef

• website: http://nonequilibrium.physik.uni-kl.de/

eingeladen von Prof Hotop

Abstract

Abstract

Prof. Dr. Heinz-Jürgen Steinhoff, Universität Osnabrück
eingeladen von Jun.-Prof. Keller

Abstract

Eingeladen sind alle Biphysiker, vom Erstie bis zum Doktoranten. Es besteht die Möglichkeit sich untereinander auszutauschen und Studenten anderer Semester kennen zu lernen.

In diesem Semester wird es außerdem einen Vortrag von Herrn Schünemann geben.

Der ERC stellt Prof. Dr. Widera in den nächsten 5 Jahren rund 1,4 Millionen Euro zur Grundlagenforschung im Bereich der kalten Gase im Rahmen seines Projekts „QuantumProbe“ zur Verfügung.

Die bereits Anfang Juni in Aussicht gestellten Gelder zum Aufbau einer neuen Arbeitsgruppe kommen genau zur rechten Zeit. „Die neuen Labore sind bestens vorbereitet und der Umzug der wissenschaftlichen Geräte nach Kaiserslautern steht kurz bevor“, sagt Widera. Es ist für ihn und die Technische Universität Kaiserslautern ein herausragender Erfolg, die Förderungsquote liegt nur bei knapp über 10 Prozent. „QuantumProbe“ wurde aus europaweit über 4000 Anträgen ausgewählt. Zum ersten Mal wird dabei eine dieser renommierten Auszeichnungen nach Kaiserslautern vergeben.

Mit Hilfe der Förderung sollen Quantenphänomene in ultrakalten Gasen, sogenannte Bose-Einstein-Kondensaten, untersucht werden. Dies geschieht mit Hilfe eines einzelnen, sehr gut kontrollierten Atoms, quasi als kleinstem denkbarem „Quantensensor“ – was auch das Alleinstellungsmerkmal dieses Projektes ist. Von den Forschungsergebnissen verspricht man sich neue Einblicke in komplexe Quantensysteme sowie neue Methoden zu deren Kontrolle.

Artur Widera ist seit 2010 Professor an der TU Kaiserslautern. Er studierte in Würzburg, Austin/Texas und München, bevor er 2007 an der Universität Mainz über Quantengase promovierte.

Mit den ERC Starting Grants unterstützt der Europäische Forschungsrat grundlagenorientierte Pionierforschung und ermöglicht vielversprechenden Nachwuchsforschern ein hochdotiertes Budget für ihre herausragenden Einzelprojekte. Die Starting Grants wurden 2011 zum vierten Mal ausgeschrieben. Die Zahl der eingehenden Anträge steigt rasant an. So wurden in 2011 über 40 Prozent mehr Anträge gestellt als noch 2010.
Die Technische Universität (TU) Kaiserslautern wurde 1970 als Teil der Doppeluniversität Trier/Kaiserslautern gegründet und ist seit ihrer Selbstständigkeit 1975 die einzige naturwissenschaftlich-technisch orientierte Universität des Landes Rheinland-Pfalz. Die praxisnahe Ausrichtung der TU und die intensive Kooperation mit Industriefirmen führte zur Gründung einer Reihe von Forschungsinstituten und universitätsnaher Firmen, etwa das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, das Institut für Verbundwerkstoffe, die Fraunhofer-Institute für Experimentelles Software-Engineering und Techno- und Wirtschaftsmathematik.

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