Vorträge im SS 2004

Prof. Dr. Katharina Krischer, Physik-Department, E 19, Technische Universität München

Turbulenz und Synchronisation bei oszillierenden Elektrodenreaktionen (13. Juli 2004)

Anfänglich homogene Systeme können unter Nichtgleichgewichtsbedingungen spontan räumliche und zeitliche Muster ausbilden. Ist das System jedoch hinreichend weit vom Gleichgewicht entfernt, so zerfällt das wohlgeordnete Verhalten in der Regel in einen raumzeitlich chaotischen, turbulenten Zustand. Die Mechanismen, die zu diesem Übergang führen sind, im Unterschied zur Entstehung von niedrigdimensionalem Chaos, noch wenig verstanden, und experimentelle Beispiele jenseits von hydrodynamischen Systemen sind rar. In dem Vortrag werde ich den Übergang zu raumzeitlicher Turbulenz bei einer oszillierenden Elektrodenreaktion, der Oxidation von Wasserstoff an Platin in Anwesenheit von Katalysatorgiften, diskutieren. Ferner werde ich zeigen, dass eine globale Kopplung das turbulente Verhalten unterdrücken kann. Stattdessen bilden sich hochgeordnete – vielfach bisher unbekannte - raumzeitliche Muster aus. Der Entstehungsmechanismus einiger dieser Muster wird anhand von Simulationen erläutert.
 
Dr. Michael Krisch, European Synchrotron Radiation Facility Grenoble, France

Inelastische Röntgenstreuung zur Untersuchung von Phononendispersion in kondensierter Materie (6. Juli 2004)

Ausgehend von ersten Pionierarbeiten in den achtziger Jahren und stark profitierend von der Entwicklung dedizierter Synchrotronstrahlungsquellen der dritten Generation, ist die inelastische Röntgenstreuung (IXS) mit meV Energieauflösung in den letzten Jahren zu einer leistungsfähigen Spektroskopie zur Bestimmung von Phononendispersionen herangereift. Die wichtigsten Merkmale, die IXS von der etablierten kohärenten inelastischen Neutronenstreuung unterscheidet, sind die Abwesenheit von kinematischen Begrenzungen und die Möglichkeit Untersuchungen an sehr kleinen Proben (bis hinunter zu 10-5 mm3) durchzuführen. Dies hat neue Möglichkeiten in Gebieten erschlossen, die von der Biologie über die Geophysik zur Materialforschung reichen. Der aktuelle Stand der Forschung soll anhand von typischen Beispielen dargestellt werden.
 
Prof. Dr. Philipp Aebi, Institut für Physik der Universität Neuchatel, Schweiz

Was es mit der Photoemission zu "sehen" gibt

In einer ausführlichen Einführung in die winkelgerasterte Photoemission wird gezeigt, wie aus Intensitätskarten Information über die kristallographische und elektronische Struktur gewonnen werden kann. Mehrere Beispiele werden präsentiert: Wir stellen uns Fragen wie "was ist der Zustand vom Wasserstoff in schaltbaren Spiegeln", "was ist der treibende Mechanismus beim Ausbilden von Ladungsdichtewellen in quasizwei- dimensionalen Materialien", oder, "wie dünn kann ferroelektrisches PbTiO3 sein damit es immer noch ferroelektrisch ist".
 
Vortrag des Kieler Woche Gastes Prof. Dr. P. M. Echenique, Universidad del País Vasco, Euskal Herriko Unibertsitatea, Facultad de Cc. Química, Spanien

Screening and quasiparticles dynamics at solid and surface (22. Juni 2004)

Dr. Roland Trassl, Institut für Kernphysik, Universität Giessen

Ion-Ion Stöße: Von Atomen zu Fußbällen (15. Juni 2004)

Stöße zwischen Ionen gehören zu den fundamentalen Prozessen in allen Arten von Plasmen. Eine genaue Kenntnis der zugrunde liegenden Wirkungsquerschnitte ist unerlässlich für die Modellierung von astrophysikalischen oder Laborplasmen. Zur Untersuchung dieser Prozesse verwenden wir ein Experiment mir zwei gekreuzten Ionenstrahlen, mit dem ladungsändernde Stöße wie Elektronentransfer oder Ionisation nachgewiesen werden. Der Vortrag erstreckt sich von der Beschreibung einfacher atomarer Stoßsysteme, die ein idealer Test für theoretische Modelle sind, bis hin zu Stößen zwischen komplexen Molekülen. Ferner wird auf Anwendungen der Ergebnisse, z.B. in der Fusionsforschung oder Speicherringphysik, eingegangen.
 
Prof. Dr. Stephan W. Koch, Fachbereich Physik der Universität Marburg

Optik in Halbleiter-Nanostrukturen (1. Juni 2004)

Die einzigartigen optischen Eigenschaften von Halbleiter-Nanostrukturen, d.h. Quantenfilmen, -drähten und -punkten, erlauben das Studium einer Reihe interessanter physikalischer Grundlageneffekte und bieten die Voraussetzung für Anwendungen im optoelektronischen Bereich (Laser, Leuchtdioden etc.). Neben quantenmechanischen Vielteilcheneffekten in dem Halbleitersystem führt die Kopplung der fermionischen Halbleiter-Quasiteilchen (Elektron-Loch-Paare) an das bosonische Lichtfeld zu Effekten, die im Rahmen der klassischen Physik nicht verstanden werden koennen. Als Beispiele werden in diesem Vortrag Phänomene wie die Verschränkung einzelner Photonen mit dem Halbleiter-Vielteilchensystem, spontane Emission, Quantenstatistik sowie quantenoptische Effekte in Halbleiter-Mikroresonatoren diskutiert.
 
Prof. Dr. Peter Johansson, Department of Natural Sciences, University of Örebro, Sweden

Nanoparticle and Surface Optics (25. Mai 2004)

This talk focuses on the optical properties of metal surfaces and metallic nanoparticles. In particular I will discuss their elementary excitations, the surface plasmons. I will show that surface plasmon resonances, especially those that emerge when several particles are brought together into close proximity, change the local density of photon states, and that this modifies the rate of spontaneous emission of light compared with the free-space case. Finally, I will discuss the role surface electrodynamic effects play for surface-enhanced Raman scattering (SERS).
 
Prof. Dr. Bernhard Mehlig, Theoretical Physics, Physics and Engineering Physics, Gothenburg University/Chalmers, Schweden

Dynamik klassischer Teilchen in turbulenten Strömungen (11. Mai 2004)

Die Dynamik klassischer Teilchen in turbulenten Strömungen ist für das Verständnis einer Vielzahl komplexen Systemen von Bedeutung. Als Beispiele seien Teilchenaggregation in Sandstürmen, Regen- und Wolkenbildung, Sedimentation, und Aggregation durch Ultraschall genannt. Im Vortrag sollen universelle Aspekte diese Phänomens mit Hilfe eines stochastischen Modellsystems erklärt werden.
 
Prof. Dr. Michael Bonitz, Institut für Theoretische Physik und Astrophysik der Universität Kiel

1 plus 1 ungleich 2 - Kooperationsphänomene im Mikrokosmos (20. April 2004)

Was für Mathematiker wie eine Frechheit klingt, wissen Chemiker und Biologen genau: ihre Untersuchungsobjekte sind in der Regel etwas völlig anderes als die Summe ihrer elementaren (physikalischen) "Bausteine". Es ist die Wechselwirkung zwischen letzteren, die zu qualitativ anderem, kooperativem Verhalten führt. Auch in vielen Gebieten der Physik treten Korrelationseffekte immer mehr ins Zentrum des Interesses. Insbesondere die langreichweitige Coulomb-Wechselwirkung zwischen geladenen Teilchen - Elektronen, Ionen, Löchern, Positronen etc. - ist verantwortlich für eine Vielzahl z.T. überraschender kooperativer Phänomene im Mikro- und Makrosmos. Dazu zählen Fermiflüssigkeit, Wigner- bzw. Coulombkristall, Bildung von Exzitonen und ihre Bosekondensation, kollektive Anregungen (Plasmonen, Instabilitäten, Spindichtewellen) aber auch nichtlineare Prozesse auf ultrakurzen Zeiten, wie sie durch intensive Femtosekundenlaser-oder Röntgenpulse ausgelöst werden. Der Vortrag gibt einen Überblick über neue Entwicklungen sowie über Stand und Perspektiven einer theoretischen und numerischen Beschreibung von Korrelationsphänomenen.
 
Dr. Thomas Gutsmann, Forschungszentrum Borstel

Rasterkraftmikroskopische und elektrische Untersuchungen an Lipidmembranen und Proteinkomplexen (13. April 2004)

Ein Verständnis der Funktionsweise von Zellen und Mikroorganismen und der molekularen Mechanismen der Induktion von Krankheiten scheitert häufig an der Komplexität der Systeme. Um Grundlagen dieses Verständnisses zu erarbeiten, ist es sinnvoll, das Problem so weit zu reduzieren, dass es mit physikalischen Methoden untersucht werden kann. Vor dem Hintergrund der ständig steigenden Zahl Antibiotika-resistenter Bakterien kommt der Untersuchung von Resistenzmechanismen eine besondere Bedeutung zu. Mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie und elektrischer Messungen an rekonstituierten Lipidmembranen, die die Membran der Bakterien als reduziertes System nachbilden, können molekulare Wechselwirkungsmechanismen aufgeklärt werden. Diese Methoden ermöglichen es auch, wesentliche Schritte der Interaktion zwischen bakteriellen Virulenzfaktoren, d.h. bestimmten Oberflächenkomponenten, und humanen Immunzellen zu charakterisieren. Diese Interaktion kann zur Sepsis (Blutvergiftung) mit häufig letalem Ausgang führen.

Zur Untersuchung der Organisation von Proteinen und ihren Bindungen in strukturbildenden Komplexen wie dem bakteriellen Murein-Gerüst oder Kollagenfibrillen (z.B. in Sehnen oder Knorpel) hat sich die Rasterkraftmikroskopie als hilfreiche Methode herausgestellt und zwar sowohl als Bildgebungsverfahren als auch zur Messung von Bindungskräften.
 
Priv.-Doz. Dr. Matthias Hünsch, Institut für Theoretische Physik und Astrophysik der Universität Kiel

Extrasolare Planetensysteme und ihre Muttersterne (Antrittsvorlesung - 6. April 2004)

Seit der ersten Entdeckung eines Planeten bei einem anderen sonnenähnlichen Stern vor knapp zehn Jahren sind mehr als 100 extrasolare Planetensysteme nachgewiesen worden. Mittlerweile können signifikante Trends und Statistiken abgeleitet werden. Obwohl die gefundenen Systeme starken Auswahleffekten unterliegen, zeigen die Massen und Bahnparameter der Planeten, dass unser Sonnensystem nicht unbedingt als typisch angesehen werden kann. Auch die Muttersterne der extrasolaren Planetensysteme haben spezifische Charakteristika, wie z.B. einen erhöhten Gehalt an schweren Elementen. Im Vortrag wird ein Überblick über dieses hochaktuelle Forschungsgebiet gegeben sowie auf die künftig geplanten Weltraummissionen zur Entdeckung und Beobachtung extrasolarer Planeten eingegangen.