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Ran an die Teilchenbeschleuniger!

© ESRF/P. Jayet

Es geht um Eigenschaften magnetischer Materialien und um maßgeschneiderte Veränderungen in neuartigen Werkstoffen: Zwei Teams um Physikerinnen der UDE werden mit insgesamt 2,8 Millionen Euro für drei Jahre gefördert. Für die Experimente an Teilchenbeschleunigern entwickeln sie neue Instrumente.

Das Projekt unter der Leitung von Dr. Katharina Ollefs beschäftigt sich mit neuartiger, energieeffizienter Kühlung durch magnetische Materialien. Die bisherigen Systeme schädigen die Umwelt oder verbrauchen viel Strom. Alternativen bieten magnetokalorische Materialien: Ihre Temperatur lässt sich durch Anlegen eines Magnetfelds verändern.

Im nun geförderten Projekt ULMAG (ULtimate MAGnetic Characterization) will Ollefs Team zusammen mit Kollegen der Technischen Universität Darmstadt unter exakt gleichen Bedingungen elementare und magnetische Eigenschaften von Materialien untersuchen. Die Experimente finden an der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble (Frankreich) statt. Die ESRF erzeugt Röntgenstrahlen, die 100 Milliarden Mal intensiver sind als die in Krankenhäusern verwendete Strahlung.

„Mit dem neuen Gerät an der Synchrotronstrahlungsquelle werden kleinste Änderungen des Magnetismus und der Struktur hochpräzise aus dem direkten Blickwinkel der entscheidenden Atome simultan während des Phasenübergangs verfolgt. Davon erhoffen wir uns bahnbrechende Neuentwicklungen von magnetokalorischen Materialien“, erklärt Ollefs.

Am CRYRING, einem Ionenspeicherring des Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt, untersucht das Forschungsteam unter der Leitung von UDE-Prof. Marika Schleberger Festkörper mithilfe von Ionenstrahlen. Zu diesem Zweck wird ein Messplatz am 17 Meter breiten Ring, in dem die Ionen mit Geschwindigkeiten von bis zu einem Viertel der Lichtgeschwindigkeit fliegen, mit neuartigen Instrumenten ausgestattet. Sie werden von den Projektpartnern der UDE und der Universität Gießen eigens entwickelt.

Damit wollen die Forscher die Teilchen analysieren, die beim Beschuss mit Ionen herausgelöst werden, um zentrale Fragen zu beantworten: Wie erreicht man maßgeschneiderte Veränderungen in neuen Materialien durch gezielte Entfernung einzelner Atome? In welche Untereinheiten zerbrechen Biomoleküle unter Teilchenbeschuss, und kann man diesen Prozess steuern? Wie lässt sich die Nachweisempfindlichkeit noch weiter steigern?

Beide Verbundprojekte fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit jeweils 1,4 Millionen Euro für drei Jahre.

Universität Duisburg-Essen

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