Humboldt-Stiftung fördert Spin-Eis-Forschung

Die wissenschaftliche Mitarbeiterin Dr. Nan Tang vom Lehrstuhl für Experimentalphysik VI wird seit Kurzem von der Humboldt-Stiftung gefördert. Sie beschäftigt sich mit Spin-Materialien und quantenkritischen Phänomenen stark korrelierender Materialien.

Mit einem Stipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung forscht seit Anfang April Dr. Nan Tang am Lehrstuhl für Experimentalphysik VI von Prof. Dr. Philipp Gegenwart. Dort liegt ihr Schwerpunkt in der Niedertemperaturphysik der kondensierten Materie. Bei Tangs wichtigstem Projekt geht es um das sogenannte Spin-Eis, ein Material, das unter niedrigen Temperaturen besondere magnetische Bindungen eingeht. Interessant ist Spin-Eis, weil es die Entstehung sogenannter „magnetischer Monopole“ – also Elementarteilchen mit nur einem magnetischen Pol – begünstigt. Forschenden zufolge sollen magnetische Monopole bereits in der Frühphase unseres Universums existiert haben. Nachgewiesen konnten Sie bisher jedoch nicht.

Die Magnetverbindungen in Spin-Eis kämen jedoch, erklärt die Physikerin, rechnerisch nah an magnetische Monopole heran und könnten womöglich eine Weitergabe von Informationen ohne Energieverluste ermöglichen. Tang ist bereits seit Oktober 2022 wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Physik. Das Humboldt-Stipendium ermöglicht ihr nun die Weiterführung ihrer zwei laufenden Forschungsprojekte:   

Dr. Tang prüft den Spiegelofen für die Kristallherstellung © University of Augsburg

Um die Eigenschaften der Spin-Materialien zu untersuchen, stellt Tang zunächst Kristalle her. Diese entstehen durch die Verschmelzung pulverförmiger Stoffe in einem Spiegelofen, der Temperaturen von über 2000 Grad Celsius erreicht. „Es ist ein bisschen wie backen“, scherzt die Physikerin. Der entstandene Kristall wird dann in einem Röntgengerät gescannt. So prüft Tang, ob das Material die gewünschten Kristallstrukturen ausgebildet hat.

Daten sammeln und interpretieren

Ist die Wissenschaftlerin mit dem Ergebnis zufrieden, werden im Anschluss feinste Platinfäden an dem Kristall angebracht. Diese sind für dessen spätere Vermessung notwendig. Bei diesem Schritt wird Nan Tang vom Lehrstuhl für Experimentalphysik IV unter der Leitung von Prof. Dr. Manfred Albrecht unterstützt. „Wir sammeln – und das ist charakteristisch für Experimentalphysiker – zahlreiche Daten. Zur weiterführenden Interpretation dieser Daten arbeiten wir manchmal mit Kolleginnen und Kollegen der Theoretischen Physik zusammen“, erklärt die Humboldt-Stipendiatin.

In einem weiteren Projekt beschäftigt sich Dr. Nan Tang mit (quantenkritischen Phänomenen) stark korrelierender Materialien. Dabei handle es sich um Stoffe, bei denen einzelne Elektronen von den Positionen und Bewegungen aller anderen vorhandenen Elektronen abhängen. Dadurch werden außergewöhnliche Erscheinungen wie Zustandswechsel am absoluten Temperaturnullpunkt möglich. Schwere-Fermionen-Verbindungen, die als sogenannte „Supraleiter“ schon länger im Fokus der Forschung stehen.

Die Alexander-von-Humboldt-Stiftung fördert Tangs Arbeit für eine Dauer von zunächst zwei Jahren.

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