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Willkommen bei der Fakultät Physik der TU-Dortmund
Quanteneffekte fallen in ultrakaltem, leichtem Wasser schwer ins Gewicht

Wieso kann Wasser bei Temperaturen von -157 °C flüssig sein? Und warum ändert sich in Wasser die Zeitskala der Molekülbewegung beim Einfrieren in die amorphe Phase so wenig wie bei keiner anderen Flüssigkeit? Wie Catalin Gainaru, Karsten Köster und Helge Nelson aus dem Team um Roland Böhmer (Experimentelle Physik 3) zusammen mit den Gruppen um Thomas Loerting (Innsbruck) und Alexei Sokolov (Oak Ridge) in der Fachzeitschrift PNAS berichten, sind dafür Quanteneffekte verantwortlich. Diese bewirken, dass ein Austausch der Protonen durch Deuteronen die Glasübergangstemperatur von Wasser mehr als zehnmal stärker ändert als bei "normalen" Flüssigkeiten. Bei H2O, also bei leichtem Wasser, fallen Tunneleffekte zunächst überraschenderweise viel stärker ins Gewicht als bei schwerem D2O Wasser. Rechnungen zeigen: Ohne Quanteneffekte wäre der Glasübergang von ultrakaltem Wasser etwa 35 Grad höher!

 
Neuer DFG-Sonderforschungsbereich an der TU Dortmund angesiedelt

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft hat die Einrichtung von acht neuen Sonderforschungsbereichen (SFB) ab Januar 2015 für zunächst vier Jahre bewilligt. Einer davon ist der internationale SFB (Transregio TRR 160) „Kohärente Manipulation wechselwirkender Spinanregungen in maßgeschneiderten Halbleitern“ (Sprecher: Prof. Dr. Manfred Bayer), an dem neben der TU Dortmund in Deutschland die Universitäten Bochum und Paderborn beteiligt sind, und in Russland das Ioffe-Institut der Akademie der Wissenschaften sowie die Staatsuniversität, beide in St. Petersburg.

Der neue SFB verstetigt die langjährige erfolgreiche Zusammenarbeit mit den russischen Kolleginnen und Kollegen. Wissenschaftlich geht es darum, Grundlagen für eine neue Dimension der Mikroelektronik zu schaffen: Bisher nutzten elektronische Bauelemente ausschließlich die Ladung der Elektronen, nicht aber deren Spin (Eigendrehimpuls), dessen quantenmechanische Eigenschaften neue Möglichkeiten bieten, die die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowohl theoretisch als auch experimentell erforschen  werden.

 
Neue Prüfungsordnungen

Die im Zuge der Reakkreditierung der Studiengänge Physik (Bachelor und Master) geänderten Prüfungsordnungen haben inzwischen sämtliche zuständigen Gremien durchlaufen und sind mit der Veröffentlichung in den Amtlichen Mitteilungen der TU in Kraft. Die Prüfungsordnungen gelten für alle Studierenden, die seit WS 2012/13 oder später im Bachelor- oder Masterstudiengang eingeschrieben sind.

Weiterhin ist die Zugangsordnung zum Masterstudiengang in Kraft getreten.

In diesem Zusammenhang weist die Fakultät alle Studierenden nochmals nachdrücklich auf die Bestimmungen zu  Wiederholungsfristen für nicht bestandene Prüfungen in Pflichtveranstaltungen hin.

 
Rydberg-Exzitonen: Nur wer genau hinschaut, kann die Riesen sehen

Ein Exziton ist ein gebundener Zustand aus einem negativ geladenen Elektron und einem positiv geladenen "Loch" oder Defekt-Elektron in einem Festkörper. Es wird erzeugt, indem die Energie eines Lichtquants vom Festkörperkristall aufgenommen wird und kann als eine Art künstliches Wasserstoffatom in einem Festkörper angesehen werden, da es wie das Wasserstoffatom auch aus zwei entgegengesetzt gleich geladenen Teilchen besteht. Atome in einem hoch angeregten Zustand bezeichnet man als Rydberg-Atome; in ihnen ist der Abstand zwischen Elektron und Atomkern besonders groß. Dortmunder Physiker vom Lehrstuhl Experimentelle Physik II konnten nun Rydberg-Exzitonen in Kupferoxydul (Cu2O) mit Hauptquantenzahlen bis zu n=25 nachweisen und ihre Messungen zusammen mit Kollegen aus Rostock interpretieren. Diese "Giant Rydberg Excitons" (so im Titel der Nature-Veröffentlichung vom 16. Oktober 2014) haben einen Durchmesser von mehr als 2 Mikrometern, etwa tausendmal größer als im Grundzustand.

Um sie nachzuweisen, musste Laserspektroskopie mit außergewöhnlicher Präzision (spektrale Auflösung 5 neV) betrieben werden. Der Durchmesser von 2 Mikrometern entspricht mehreren Tausend Gitterkonstanten des Kristalls, sodass ein Rydberg-Riese mehrere Milliarden Atome umfasst. Aufgrund der großen Ausdehnung stehen sich die Exzitonen gegenseitig im Weg, wenn man zu viele erzeugt hat, und man kann dann keine zusätzlichen ins System bringen. Auch dieser Effekt konnte klar nachgewiesen werden. All dies, zusammen mit den zusätzlichen Möglichkeiten zur Erforschung und Anwendung hat die Redaktion von Nature veranlasst, mt einem News and Views - Artikel besonders auf die Bedeutung dieser Arbeit hinzuweisen.
 

 
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