Quasikristalline Kolloidadsorbate

• Applicants: Professor Dr. Clemens Bechinger; Professor Dr. Holger Stark, since 4/2007
• Subject Area: Theoretical Condensed Matter Physics
• Term: from 2006 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 16461120

Antragsteil Professor Bechinger:Viele erfolgreiche Konzepte im Rahmen der Festkörper- und Oberflächenphysik wie z.B. Phononen oder Blochwellen basieren auf der Annahme periodischer Strukturen und langreichweitiger Ordnung. Interessant ist daher die Frage nach den Konsequenzen, die sich für Systeme ergeben, die zwar über eine langreichweitige Ordnung aber keinen periodischen Aufbau verfügen, wie dies für Quasikristalle charakteristisch ist. Im Rahmen dieses Projekts soll das Verhalten kolloidaler Monolagen auf quasikristallinen Substraten untersucht werden, wobei letztere durch ein räumlich moduliertes Laserfeld erzeugt werden. Im Unterschied zu atomaren Systemen lassen sich in kolloidalen Suspensionen Substratgeometrie, Substratstärke und deren Paarpotentiale über weite Bereiche variieren. Damit lassen sich die Konsequenzen quasikristalliner Ordnung auf die resultierenden physikalischen Eigenschaften unabhängig von den teilweise recht komplexen materialspezifischen Details quasikristalliner Metallverbindungen untersuchen. Das hierbei verfolgte Ziel ist eng mit der in der Oberflächenphysik aktuellen Fragestellung verknüpft, in wie weit sich Eigenschaften quasikristalliner Substrate auf darauf abgeschiedene Filme übertragen lassen. Dies spielt u.a. für das Wachstum dreidimensionaler Quasikristalle eine wichtige Rolle. Darüber hinaus ist eine solche Templat-Technik auch von großem anwendungsorientiertem Interesse, da sich damit dünne Filme mit maßgeschneiderten physikalischen Eigenschaften erzeugen lassen. Antragsteil Dr. Roth:Eigenschaften von Materialen maßzuschneidern ist das Ziel jeglicher Nanotechnologie. Filme aus Quasikristallen, einem Material dessen weitreichende Translationsordnung komplexerer Natur ist als die periodische Abfolge einer Einheitszelle in gewöhnlichen Kristallen, versprechen außerordentliche Eigenschaften. Daraus ergeben sich interessante Anwendungen als Katalysatoren oder Beschichtungsmaterial mit hoher Beständigkeit gegen Korrosion und Abrieb, sowie geringem Reibungswiderstand und nicht-haftendem Verhalten. Im Projekt soll untersucht werden, wie man quasikristalline Filme durch kontrolliertes Wachstum mit Hilfe eines quasikristallinen Substrats herstellen kann, ungeachtet chemischer Details. Dazu werden kolloidale Dispersionen, also Teilchen von Mikrometer-Größe in wässriger Lösung, als Modellsysteme verwendet. Eine zweidimensional quasiperiodische Potentiallandschaft modelliert das Substrat, das im Experiment durch Interferenz von Lichtstrahlen realisierbar ist. Der große Vorteil liegt nun darin, daß die Wechselwirkung der Modellatome untereinander und mit dem Substrat im Vergleich zu atomaren Systemen leicht durchstimmbar ist. Damit können gezielt Bedingungen zur Ausbildung von atomaren quasikristallinen Filmen erforscht werden.

• DFG Programme: Research Grants
• Major Instrumentation: Diodengepumpter Festkörperlaser 18 W
• Instrumentation Group: 5700 Festkörper-Laser
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Johannes Roth, until 4/2007