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Die wichtigsten Forschungsaktivitäten am Institut für Mikrostrukturforschung umfassen die eingehende Untersuchung von Phänomenen in kristallinen Festkörpern auf atomarem Maßstab.

Untersuchung von Phänomenen im atomaren Maßstab in kristallinen Festkörpern

Die Forschungsaktivitäten am Institut für Mikrostrukturforschung umfassen die eingehende Untersuchung von Phänomenen im atomaren Maßstab in kristallinen Festkörpern mit besonderem Schwerpunkt auf Elektrokeramik, komplexen metallischen Legierungen, multifunktionalen Nanoclustern und niedrigdimensionalen Quantensystemen. Zu den relevanten Themen gehört das Verständnis struktureller und elektronischer Eigenschaften heterogener Grenzflächen und Gitterfehler mit Hilfe eines multidisziplinären Forschungsansatzes, der ein breites Spektrum an mikroskopischen und spektroskopischen Analysetechniken nutzt.

Mit diesen Forschungsaktivitäten im Vordergrund ergänzt das PGI-5 seine Kompetenzen in den Bereichen Einkristallzüchtung, Sputterdepositionstechnologie, Sensorik auf der Basis von Josephson-Kontakten und SQUIDs sowie Rastertunnelmikroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie. In einigen dieser Bereiche deckt das Fachwissen des Instituts Gebiete von der Grundlagenforschung über die Materialsynthese bis hin zum Entwurf und zur Herstellung technischer Geräte ab. In anderen Bereichen wird der Zugang zu neuen Materialklassen und die Möglichkeit zur Untersuchung komplexer Probleme durch spezifische wissenschaftliche Kooperationen ermöglicht, die auf die Anwendung ultrahochauflösender Transmissionselektronenmikroskopietechniken abzielen und von der Entwicklung neuer Analysemethoden begleitet werden.

Über die allgemeinen festkörper- und technologiebezogenen Aktivitäten hinaus betreibt das ER-C-1 gemeinsam mit dem ER-C-2 und der Zentraleinrichtung für Elektronenmikroskopie (GFE) der RWTH Aachen das Ernst Ruska-Centrum für Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen auf pari-passu Basis. Als eine der weltweit führenden Einrichtungen auf dem Gebiet der elektronenoptischen Forschung verfügt das ER-C über eine Reihe einzigartiger Instrumente für die Nanocharakterisierung, ergänzt durch eine starke Expertise in der Entwicklung fortschrittlicher Methoden. Dieses Fachwissen steht auch externen Forscher*innen im Rahmen der ER-C-Nutzerdienste zur Verfügung. Die Verschiebung der Grenzen der grundlegenden elektronenoptischen Forschung geht so mit der Anwendung fortgeschrittener Techniken bei der Untersuchung einer Vielzahl von Festkörperphänomenen, die sich auf der atomaren Skala abspielen, einher.

Die drei oben genannten grundlegenden Forschungsbereiche - die Materialsynthese durch Einkristallzüchtung und Dünnschichtabscheidung, das Design und die Herstellung von Geräten für sensorische und spektrometrische Zwecke sowie die breite Palette mikroskopischer Techniken mit atomarer Auflösung - bilden ein ausgewogenes Forschungsprogramm, das vom multidisziplinären und komplementären Fachwissen der Arbeitsgruppen des PGI-5 profitiert. In diesem Sinne ist die interne Forschung ein perfektes Spiegelbild einer vielseitigen, zielgerichteten Zusammenarbeit zwischen internen Arbeitsgruppen, die durch externe Kooperationen ergänzt werden.