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Quantenmaterialien
Quantenmaterialien zeichnen sich durch kollektive Quanteneffekte aus, die zu außergewöhnlichen makroskopischen Eigenschaften führen – von stark korrelierten Elektronenzuständen bis hin zu exzitonischer Kondensation und topologischen Phasen.
Wir erforschen prototypische Quantenmaterialien, insbesondere zweidimensionale Übergangsmetall-Dichalcogenide, organische Halbleiter, 2D-Perowskite und ihre Heterostrukturen. Diese atomar dünnen Materialien werden in Marburg konzipiert, experimentell hergestellt, strukturell und spektroskopisch untersucht sowie theoretisch modelliert.
Ein Schwerpunkt liegt auf der Dynamik optisch angeregter Exzitonen - gebundener Elektronen-Loch-Paare - und ihrer Wechselwirkungen mit Phononen, anderen Exzitonen und der Umgebung. Wir untersuchen Interlayer-, Moiré- und Charge-Transfer-Exzitonen, Vielteilcheneffekte, sowie nichtlineare und ultraschnelle Prozesse auf Femtosekunden-Zeitskalen.
Numerische Simulationen und Elektronenmikroskopie leisten zentrale Beiträge zur Charakterisierung und zum Verständnis dieser Systeme. Unsere Forschung verbindet Festkörper- und Quantenoptik mit Materialwissenschaft, und trägt bei zum Design zukünftiger exzitonischer, optoelektronischer und quantentechnologischer Bauelemente.
Beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschafler mit Forschungsthemen
- Florian Gebhard, AG Vielteilchentheorie
Modellrechnungen zu korrelierten Elektronensystemen - Marina Gerhard, AG Halbleiterspektroskopie
Zeitlich und räumlich aufgelöste Photolumineszenz-Spektroskopie - Nadine Leisgang, AG Optik und Transport in Quantenmaterialien
Herstellung, Charakterisierung und Manipulation von Quantenmaterialien - Ermin Malic, AG Ultraschnelle Quantendynamik
Mikroskopische Modellierung von Dynamik und Transport optischer Anregungen (Exzitonen) in Schichtstrukturen - Marcel Reutzel, AG Ultraschnelle und kohärente Phänomene
Winkel-aufgelöste Photoemissionsspektroskopie an Quantenmaterialien - Kerstin Volz, AG Funktionsmaterialien
Epitaktische Herstellung und strukutrelle Charakterisierung mittels Elektronenstrahl-Mikroskopie von Halbleiter-Schichtstrukturen - Gregor Witte, AG Molekulare Festkörperphysik
Präparation und Charakterisierung organischer Halbleier auf Oberflächen - Stefan Wippermann, AG Ab-initio Energiematerialien
Ab-initio Dichte-Funktional-Theorie für Grenzflächen und Nanostrukturen
Verbundprojekte
- Wissenschaftliches Zentrum "Marburg Center for Quantum Materials and Sustainable Technologies" (mar.quest)
- Initiative zum Transregio-SFB mit der Universität Oldenburg (2D-Excitons)
Zugeordnete Studiengänge
- B. Sc. Physik
- M. Sc. Physik
- M. Sc. Allgemeine Physik
- geplant: Masterstudiengang "Physics of 2D Materials" (Joint Degree mit Universität Oldenburg)