Институт исследования твёрдых тел Общества Макса Планка

Институт исследования твёрдых тел Общества Макса Планка (MPI-FKF)
Max-Planck-Institut für Festkörperforschung
Международное название	Max Planck Institute for Solid State Research
Год основания	1969
Тип	научно-исследовательский институт
Юридический адрес	Heisenbergstraße 1, 70569 Stuttgart, Germany
Сайт	fkf.mpg.de/de
Медиафайлы на Викискладе

Институт исследования твёрдых тел Общества Макса Планка (нем. Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, иные переводы названия — Институт физики твердого тела Макса Планка^[1], Институт физики твердого тела им. Макса Планка^[2], Институт физики твердого тела общества Макса Планка^[3], Институт исследований твердого тела им. Макса Планка^[4]) — исследовательский институт под эгидой Общества Макса Планка.

Институт был основан в 1969 году и является одним из 82 институтов Общества Макса Планка. Институт расположен в Штутгарте вместе с Институтом интеллектуальных систем Общества Макса Планка^[5][6].

Направление исследований

Исследования института сосредоточены на физике и химии конденсированного состояния, включая особенно сложные материалы и нанонауку. В этих областях особый интерес представляют явления электронного и ионного переноса^[7][8].

Структура

В институте работает около 430 сотрудников, в том числе 110 ученых, 90 аспирантов и 70 приглашенных ученых. Институт имеет восемь отделов^[9].

Теория электронной структуры

Под руководством Али Алави отдел занимается разработкой ab initio методов изучения коррелированных электронных систем с использованием квантового метода Монте-Карло, квантово-химических методологий и методологий многих тел. Ab initio методы (включая теорию функционала плотности) применяются к проблемам гетерогенного катализа, химии поверхности, электрохимии и фотохимии^[10].

Спектроскопия твердого тела

Отдел возглавляет Бернхард Кеймер. Коллективные квантовые явления в высококоррелированных электронных материалах изучаются методами спектроскопии и рассеяния. Темы, представляющие особый интерес в настоящее время, включают взаимодействие между зарядовыми, орбитальными и спиновыми степенями свободы в оксидах переходных металлов, механизм высокотемпературной сверхпроводимости и контроль поведения электронной фазы в металлооксидных сверхрешетках. Отдел также разрабатывает нейтронную спектроскопию высокого разрешения и спектральную эллипсометрию^[11].

Нанонаука

Исследования отдела нанонауки, возглавляемого Клаусом Керном, сосредоточены на науке и технологиях нанометрового масштаба. Целью междисциплинарных исследований на стыке физики, химии и биологии является получение контроля над материалами на атомном и молекулярном уровне, что позволяет разрабатывать системы и устройства со свойствами, определяемыми квантовым поведением, и приближающимися по функциональности к живой материи^[12].

Нанохимия

Отдел использует методы нанохимии и объединяет их с классическими методами твердотельного синтеза для разработки материалов со сложным профилем свойств, включая двумерные системы и слоистые гетероструктуры, пористые каркасы, фотонные наноструктуры и твердые электролиты для применения в фотокатализе, сенсорных и твердотельных батареях в области преобразования и хранения энергии^[13].

Физическая химия твердого тела

Под руководством Иоахима Майера отдел физической химии твердого тела занимается электрохимией и ионным транспортом. Особое внимание уделяется ионным проводникам (таким как неорганические или органические проводники протонов, ионов металлов и ионов кислорода) и смешанным проводникам (обычно перовскитам). Отдел исследует основные механизмы и разрабатывает материалы для батарей, топливных элементов, датчиков. Особое значение имеет научная основа области наноионики.

Твердотельная квантовая электроника

Гетероструктуры из сложных материалов, созданные квантово-механическими явлениями, открывают потенциал для создания новых электронных систем, обладают уникальными свойствами. Проектирование, развитие и исследование таких электронных систем находится в центре внимания Отдела твердотельной квантовой электроники, возглавляемого Клаусом фон Клитцингом.

Квантовая теория многих тел

Под руководством Уолтера Мецнера электронные свойства твердых тел изучаются в отделе квантовой теории многих тел с основным упором на системы, в которых электронные корреляции играют решающую роль: купраты, манганиты и оксиды других переходных металлов. Помимо фазовых переходов, нарушающих симметрию, приводящих к магнетизму, орбитальному и зарядовому порядку или сверхпроводимости, корреляции могут вызывать локализацию электронов и эффекты многих тел^[14].

Квантовые материалы

Запутывание электронов в твердых телах в сочетании с деталями структуры кристаллической решетки порождает разнообразие электронных фаз — жидких, жидкокристаллических и кристаллических состояний зарядовой и спиновой степеней свободы. Отдел, возглавляемый Хиденори Такаги, изучает эти фазы в оксидах переходных металлов и родственных соединениях, где узкие d-зоны, вызывающие сильные электронные корреляции, в сочетании с богатым химическим составом таких материалов обеспечивают возможности для новых открытий^[15].

Члены

• Али Алави
• Бернхард Каймер
• Клаус Керн
• Беттина Лоч
• Йоахим Майер
• Йохен Маннхарт
• Уолтер Мецнер
• Хиденори Такаги

Исследовательские группы

С 2005 года в институте создано 13 научных групп^[16]:

• Органическая электроника (Хаген Клаук, с 2005 г.)
• Сверхбыстрая нанооптика (Маркус Липпиц, младший профессор Штутгартского университета, 2006–2014)
• Теория полупроводниковых наноструктур (Габриэль Бестер, 2007–2014 гг.)
• Туннельная спектроскопия сильно коррелированных электронных материалов (Питер Валь, 2009–2014)
• Вычислительные подходы к сверхпроводимости (Лилия Боэри, 2009–2013 гг.)
• Нанофизика твердого тела (Юрген Смет, с 2011 г.)
• Нанохимия (Беттина Лоч, 2011–2016)
• Динамика наноэлектронных систем (Себастьян Лот, Сотрудничество с Центром лазерной науки на свободных электронах, 2011–2018)
• Наномасштабные функциональные гетероструктуры (Ионела Врежойу, 2012–2015)
• Рентгеновская спектроскопия оксидных гетероструктур (Ева Бенкизер, с 2014 г.)
• Сверхбыстрая спектроскопия твердого тела (Штефан Кайзер, младший профессор Штутгартского университета, с 2014 г.)
• Электронная структура коррелированных материалов (Филипп Хансманн, 2015–2018 гг.)
• Вычислительная квантовая химия твердых тел (Андреас Грюнейс, 2015–2018)

Почетные члены

В качестве почётных членов института состоят^[17]:

• Оле Крог Андерсен (1978–2012)
• Мартин Янсен (1998–2012)
• Клаус фон Клитцинг
• Ханс-Иоахим Квайссер (1970–1997)
• Арндт Саймон (1974–2010)
• Питер Уайдер (1984–2001)

Внешние ссылки

• Институт исследования твёрдых тел Общества Макса Планка
• Общество Макса Планка
• Институт интеллектуальных систем Общества Макса Планка

Примечания

1. Отдел электрофизики органических материалов и наноструктур  (неопр.). ИБХФ РАН. Дата обращения: 4 января 2024. Архивировано 4 января 2024 года.
2. М. Н. Ханнанов, В. А. Ковальский, И. В. Кукушкин, С. И. Губарев, Ю. Смет, К. Клитцинг, “Универсальная связь между холловской проводимостью и величиной затухания краевых магнитоплазменных резонансов”, Письма в ЖЭТФ, 84:4 (2006), 261–265; JETP Letters, 84:4 (2006), 226–230  (неопр.). www.mathnet.ru. Дата обращения: 4 января 2024. Архивировано 4 января 2024 года.
3. «Возникает эффект типа сверхпроводимости»  (рус.). Газета.Ru (4 января 2024). Дата обращения: 4 января 2024. Архивировано 4 января 2024 года.
4. СИНТЕЗ, СТРУКТУРА И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МНОГОСЛОЙНЫХ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУР  (неопр.). ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА.
5. Max_Planck_Institute_for_Solid_State_Research  (неопр.). www.chemeurope.com. Дата обращения: 4 января 2024. Архивировано 4 января 2024 года.
6. Richard Dronskowski, Shinichi Kikkawa, Andreas Stein. Handbook of Solid State Chemistry, 6 Volume Set. — John Wiley & Sons, 2017-10-23. — 3912 с. — ISBN 978-3-527-32587-0. Архивировано 4 января 2024 года.
7. International Research Centers Directory. — Gale Research Company, 2009. — 754 с. — ISBN 978-1-4144-3479-7. Архивировано 4 января 2024 года.
8. MPI for Solid State Research (англ.). www.mpg.de. Дата обращения: 4 января 2024. Архивировано 4 января 2024 года.
9. Departments  (неопр.). Дата обращения: 15 апреля 2015. Архивировано 4 февраля 2024 года.
10. Leticia González, Roland Lindh. Quantum Chemistry and Dynamics of Excited States: Methods and Applications. — John Wiley & Sons, 2021-02-01. — 52 с. — ISBN 978-1-119-41775-0. Архивировано 4 января 2024 года.
11. Martin Bluschke. Controlling Collective Electronic States in Cuprates and Nickelates: A Resonant X-ray Scattering Study. — Springer Nature, 2020-07-27. — 170 с. — ISBN 978-3-030-47902-2. Архивировано 4 января 2024 года.
12. Peter Behrens, Edmund Bäuerlein. Handbook of Biomineralization: Biomimetic and Bioinspired Chemistry. — John Wiley & Sons, 2009-09-28. — 456 с. — ISBN 978-3-527-31805-6. Архивировано 4 января 2024 года.
13. Oleksandr Savateev, Markus Antonietti, Xinchen Wang. Carbon Nitrides: Structure, Properties and Applications in Science and Technology. — Walter de Gruyter GmbH & Co KG, 2023-06-19. — С. 231. — 386 с. — ISBN 978-3-11-074697-6. Архивировано 4 января 2024 года.
14. Quantum Devices – Max Planck Quantum Alliance (амер. англ.). Дата обращения: 4 января 2024. Архивировано 4 января 2024 года.
15. Max Planck Institute for Solid State Research (неопр.). Academic Europe. Дата обращения: 4 января 2024. Архивировано 4 января 2024 года.
16. Research groups  (неопр.). Дата обращения: 15 апреля 2015. Архивировано 29 ноября 2023 года.
17. Emeritus Scientific Members (англ.). www.fkf.mpg.de. Дата обращения: 4 января 2024. Архивировано 4 января 2024 года.