Aktuelles

Electrical detection of domain walls and skyrmions

05.12.2019

Localized, stable spin structures on the nanometer scale such as domain walls and skyrmions have been proposed for future memory and logic devices. A key prerequisite to realize such device concepts is the read-out of the magnetic information. In a study published this week in Physical Review Letters Sebastian Meyer and Stefan Heinze (CAU Kiel) in collaboration with experimentalists around Kirsten von Bergmann from the group of Prof. Roland Wiesendanger (University of Hamburg) demonstrate that all-electrical detection of domain walls and skyrmions is possible in Co-based systems which are widely used in applications. Electronic structure calculations reveal the origin of the change in the tunneling current due to the noncollinearity of the spin structures. This work shows that the noncollinear magnetoresistance effect is a general phenomenon and well-suited for applications.

New Concepts and Tools in Molecular Spintronics

01.10.2019

New Concepts

A fundamental understanding of new smart functional molecules and concepts to use them for developing new components for electronic devices – that are the main aims of the project COSMICS “New Concepts and Tools in Molecular Spintronics”. Last week the international consortium met at Kiel University for the first time. The project brings together six teams of physicists and chemists from across Europe, including universities and research organisations from France, Spain and Denmark, and Kiel University from Germany. The project is being funded through the EU's HORIZON 2020 research programme with approximately 3.8 million Euro.

Link Article Uni Kiel (german)

Link Article Uni Kiel (english)

Link Article KinSIS (german)

Link Article KinSIS (english)

AEPSE Student Award für Luka Hansen

10.09.2019

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Auf der 12th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE) (siehe http://www.aepse.org/2019/index.html), die vom 01. bis zum 05. September 2019 in Jeju / Korea stattfand, hat Luka Hansen aus der AG Plasmatechnologie einen AEPSE Student Award für seine Arbeit "Plasma surface interaction on atomic level – Towards in-situ TEM studies" gewonnen.

Bei dieser Thematik, die Teil eines gemeinsamen DFG-Projektes mit der AG Kienle an der TF ist,  geht es um die Erzeugung und Modifizierung von Nanomaterialien in Prozessplasmen. Zunächst werden die plasma-behandelten Strukturen ex-situ mittels TEM charakterisiert. Später sollen die Untersuchungen in-operando an einer Mikroplasmazelle im TEM durchgeführt werden, um die Plasma-Oberflächen-Wechselwirkung "live" auf atomarer Ebene beobachten zu können. Die Idee, seine ersten Ergebnisse sowie das innovative Konzept der Experimente hat Luka Hansen auf der AEPSE überzeugend dargestellt - und dafür verdientermaßen den Preis bekommen.

 

Austrian teachers visiting the IEAP

15.08.2019

On 17 April 2019, a group of approximately 20 physics teachers from the Austrian Physical Society visited the Berndt group. After some general remarks on the research methodology and topics of the group, Dr. Gruber guided the group to our labs, showed our low-temperature scanning tunneling microscopes, and presented our project COSMICS (EU FET Horizon2020). The group turned out to be interested in a wide variety of aspects of the work, form basic physics over the techniques used to funding issues. Apparently our little show was much appreciated: we were rewarded by delicious ''Mozart Kugeln'' from Innsbruck

 

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ICPIG Students Award für Luka Hansen

29.07.2019

Auf der XXXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases (ICPIG) (siehe http://icpig2019.qe.eng.hokudai.ac.jp/student-prizes.html), die vom 15. bis zum 19. Juli 2019 in Sapporo / Japan stattfand, hat Luka Hansen aus der AG Plasmatechnologie einen ICPIG Student Prize für seine Arbeit "Energy transfer in interaction of non-equilibrium atmospheric pressure plasmas with substrates“ gewonnen.

In seinen experimentellen Untersuchungen geht es um die Verwendung von kalorimetrischen Sonden in Atmosphärendruckplasmen. Insbesondere wurden die Messungen an einer dielektrisch behinderten Oberflächenentladung (SDBD) sowie einem PlasmaJet (CAP) durchgeführt. Die Untersuchungen zeigten die Bedeutung der Strömungsdynamik für die Energiebilanz der behandelten Substrate. So konnte für die SDBD ein aktiver Kühllterm aufgrund der Konvektion des Gases gefunden werden. Für die Energiedissipation im CAP sind der Übergang vom laminaren zum turbulenten Strömungsregime sowie die Rolle der Penning-Ionisation maßgeblich.

Familie-Schindler-Förderpreis 2019 an Dr. Sven Gauter

29.07.2019

Die Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät der CAU und der Förderverein der Fakultät haben am 04.07.2019 den mit 1.000 Euro dotierten Familie-Schindler-Förderpreis 2019 an Dr. Sven Gauter für seine hervorragende Dissertation mit dem Titel "Calorimetric investigation on plasma and ion beam sources used for thin film deposition", die er im vergangenen Jahr verteidigt hat, verliehen. Die während seiner Promotionsphase entstandenen 9 begutachteten Publikationen und mehr als 30 Konferenzbeiträge zeugen von einer beeindruckenden Breite und Vielfalt der Arbeit, so die Begründung der Jury, die den Preis für herausragende Untersuchungen auf dem Gebiet der Physikalischen Chemie vergibt. Sven Gauter hat seine Promotion von 2015 bis 2018 in der AG Plasmatechnologie angefertigt. Seine Arbeiten entstanden teilweise in enger Kooperationen mit Partnern am INP Greifswald, IOM Leipzig, CAPST Suwon (Korea), Karls-Uni Prag und EMPA Dübendorf (Schweiz). Nach seiner Promotion hat Dr. Gauter eine Stelle in der Industrieforschung angenommen.

Absolventenfeier 2019

27.05.2019

Am 24. Mai 2019 wurden die Absolventinnen und Absolventen des Zeitraums Juni 2018 – Mai 2019 in einer Feierstunde im Physikzentrum geehrt. Nach der Begrüßung durch den Sektionsvorsitzenden richtete sich der Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät, Prof. F. Kempken, mit einem Grußwort an die Anwesenden, in welchem er ihre Verantwortung für unsere Gesellschaft betonte.

Seitens des Vereins der „Freunde und Förderer der Physik an der CAU“, vertreten durch Prof. H. Kersten, wurden Herr Christoph Makait für den besten Bachelorabschluss und Herr Jonathan Schilling für den besten Masterabschluss ausgezeichnet. Letzterer stellte in einer sehr gut allgemeinverständlichen Präsentation seine Masterarbeit vor. Ein Highlight der Veranstaltung war der Vortrag von Herrn Dr. Marc Hempel vom PT DESY/Hamburg. Selbst Physiker und ehemaliger Absolvent der CAU zu Kiel warf er einen Blick zurück auf seinen eigenen Werdegang und illustrierte auf amüsant anregende Weise die Bedeutung der Grundlagenforschung für die Gesellschaft.

Nicht zuletzt dank der stimmungsvollen musikalischen Untermalung durch „Das Leise Trio“ und der Ausgestaltung der Feier durch die Studierenden der Fachschaft Physik wurde die Veranstaltung ein für alle Beteiligten würdevoller Glanzpunkt am Ende eines herausfordernden Studiums.

 

Prof. S. Wolf, Vorsitzender der Sektion Physik

Ringvorlesung Quantenphysik

26.03.2019

Ringvorlesunf Quantenphysik


Dr. Harm und Prof. Duschl organisieren im Sommersemester 2019 eine Ringvorlesung mit dem Thema "Ein Blick in die wundersame Welt der Quanten".

Die Ringvorlesung findet - mit zwei Ausnahmen - immer dienstags um 18:15 Uhr statt und startet  am 9. April.

Ringvorlesung Quantenmechanik - Themen und Termine

Lifetime of skyrmions

28.02.2019

For decades, tuning energy barriers has been the main approach to develop information storage bits based on magnetic materials. It is common wisdom that the energy barrier should exceed the thermal energy by a factor of about 50 at room temperature to ensure reliable bit stability. In a study published in Physical Review B (Rapid Comm.) Skyrmion lifetime in ultrathin films Stephan von Malottki, Soumyajyoti Haldar, and Stefan Heinze in collaboration with Pavel Bessarab, who is staying for one year in the Heinze group with an Alexander von Humboldt fellowship, and Anna Delin (KTH Stockholm) reveal that this criterion does not hold for magnetic skyrmions. The attempt frequency - normally assumed to be constant - can change by orders of magnitude with skyrmion diameter and can become the decisive factor for skyrmion stability. This work opens new paths towards stabilizing sub-10 nm skyrmions at room temperature.

Novel effect of plasma-surface interaction discovered

15.01.2019

A new mechanism of the interaction of ions with strongly correlated finite graphene-type fragments has been obtained: ions of certain energies create doublons in the target material. The results could allow to reversibly change the electronic properties of the material with potential applications for low-temperature plasmas. The results are published in:


Karsten Balzer, Maximilian Rodriguez Rasmussen, Niclas Schlünzen, Jan-Philip Joost, and Michael Bonitz,
Doublon formation by ions impacting a strongly correlated finite lattice system,
Phys. Rev. Lett. 121, 267602 (2018)

Press Release of Kiel University / Pressemitteilung der CAU Kiel

Breakthrough in warm dense matter research

18.12.2018

The first ab initio results for the dynamic structure factor of the finite temperature electron gas are obtained and confirm the existence of a negative plasmon dispersion at strong coupling. The results are published in:

Tobias Dornheim, Simon Groth, Jan Vorberger, and Michael Bonitz,
Ab Initio Path Integral Monte Carlo Results for the Dynamic Structure Factor of Correlated Electrons: From the Electron Liquid to Warm Dense Matter,
Physical Review Letters 121, 255001 (2018)

Press Release of Kiel University / Pressemitteilung der CAU Kiel

Young researcher award

22.11.2018

August 2018: Tobias Dornheim from the Statistical Physics group of Prof. Michael Bonitz (ITAP) wins the U30 Doctoral Scientist Award of the Plasma Physics Division of the Asian-Pacific Physical Society “for the invention of the permutation blocking path integral Monte Carlo method  for the ab initio simulation of the warm dense electron gas and constructing the key ingredient in warm dense matter physics”. The award is combined with combined with a talk at the annual meeting of the society, November 12-16 in Kanazawa, Japan.

Prediction of sub-10 nm skyrmion formation

28.08.2018

Magnetic skyrmions are localized, stable magnetic whirls which could be used as bits to store information in future memory and logic devices. In a paper recently published in Physical Review B (Rapid Comm.) Prediction of sub-10 nm skyrmions in Pd/Fe bilayers on Rh(111) using first-principles calculations it is shown by Soumyajyoti Haldar, Stephan von Malottki, Sebastian Meyer and Stefan Heinze (CAU Kiel) in collaboration with Pavel Bessarab (Univ. of Iceland) that sub-10 nm size skyrmions can form in a new class of materials: 3d/4d transition-metal interfaces. By combining density functional theory and atomistic spin dynamics with the geodesic nudged elastic band method and transition state theory it is demonstrated that the lifetime of skyrmions with radii of 3 – 5 nm is up to an hour at temperatures of up to 40 K – significantly higher than experimentally observed for sub-10 nm skyrmions so far. The applied theoretical approach can guide future experimental efforts to explore skyrmions at novel interfaces.

Two "featured articles" in July issue of Physics of Plasmas for the Plasma Dynamics (Prof. Piel) and Experimental Plasma Physics (Prof. Benedikt) Groups

08.08.2018

The articles of Oguz Han Asnaz Charging of an irregularly shaped particle in the sheath of an rf plasma"  and Hendrik Jung Experiments on wake structures behind a microparticle in a magnetized plasma flow" have been awarded "Featured Article" in the July issue of Physics of Plasmas. Furthermore, the cover page of the July issue features the article of Hendrik Jung presenting experiments and molecular dynamics simulations concerning the wake structure behind a particle in a magnetized flowing plasma.

AIP

Prof. Dr. Holger Kersten zum 1. Prodekan gewählt

12.07.2018

Am 04.07.2018 wurde Prof. Dr. Holger Kersten (IEAP, AG Plasmatechnologie) vom Konvent der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät zum 1. Prodekan gewählt. Die Fakultät wird geleitet von dem Dekan Prof. Dr.Frank Kempken, bei der Führung der Fakultätsgeschäfte wird er durch den ersten Prodekan Prof. Dr. Holger Kersten unterstützt. Der erste Prodekan vertritt den Dekan in allen Angelegenheiten, besonders bei Berufungsverfahren und Habilitationen. Der Dekan sowie die Prodekane wurden vom Fakultätskonvent aus dem Kreis der ihm angehörenden Mitglieder jeweils für die Dauer von zwei Jahren gewählt. Sie üben diese Ämter nebenamtlich aus. Siehe auch: https://www.mnf.uni-kiel.de/de/dekanat-1/dek-info

EPS Poster Award für Viktor Schneider

12.07.2018

Auf der 45. Konferenz für Plasmaphysik der Europäischen Physikalischen Gesellschaft (EPS) (siehe https://eps2018.eli-beams.eu/en/), die vom 02. bis zum 06. Juli 2018 in Prag stattfand, hat Viktor Schneider aus der AG Plasmatechnologie den EPS/PPCF Posterpreis für seine Arbeit "An optically trapped microparticle as plasma probe" gewonnen.

In seinen experimentellen Untersuchungen geht es um die Verwendung von Mikropartikeln als elektrostatische Sonden in der Plasmarandschicht einer Hochfrequenzentladung. Die Testpartikel werden in einer optischen Falle (laser tweezers) eingefangen und im Plasma bzw. in der Randschicht verschoben. Aus der resultierenden Kräftebilanz kann über die Partikelladung der Verlauf des elektrischen Feldes in der Randschicht bestimmt werden. Darüberhinaus hat Herr Schneider die Partikel mittels UV-Strahlung bzw. in einem kleinen Plattenkondensator so manipuliert, dass er deren Restladungen bei ausgeschaltetem Plasma ermitteln konnte.

Relais satellite for Chinese Chang'E4 lunar mission successfully launched

25.05.2018

The relais satellite for the Chinese lunar mission Chang'E4 was successfully launched on May 21, 2018. Chang'E4 itself is foreseen to be launched in December this year and then fly to and land on the far side of the Moon. The relais satellite is needed for communication with the lander and its scientific payload. The Extraterrestrial Physics Division developed and built a radiation monitor which is part of the payload and is currently being tested together with the lander in Beijing.

There's a short article about it in Nature:
https://www.nature.com/articles/d41586-018-05231-9

and a youtube video:
https://www.youtube.com/watch?v=TC1bsPDsKgQ

Earth moon satellite relation
(picture credit: LESEC)

Discovery of a novel spin structure

16.05.2018

Today the interplay of exchange and Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI) at transition-metal interfaces is a focus of research in condensed matter physics since it can lead to topologically non-trivial spin structures such as skyrmions and antiskyrmions which are promising for spintronic applications. Higher-order exchange interactions beyond pairwise Heisenberg exchange have received much less attention. The groups of Prof. Roland Wiesendanger (University of Hamburg) and of Prof. Stefan Heinze (CAU Kiel) now demonstrate based on spin-polarized scanning tunneling microscopy and density functional theory that higher-order exchange interactions can play a decisive role in transition-metal trilayers and that their competition with DMI can lead to novel types of spin structures (see figure). Their work recently published in Physical Review Letters "Competition of Dzyaloshinskii-Moriya and higher-order exchange interactions in Rh/Fe atomic bilayers on Ir(111)" also demonstrates that higher-order exchange needs to be taken into account in the search for novel transition-metal interfaces potentially promising for complex spin structures such as skyrmions.

Skyrmion research in Top 100 Scientific Reports Physics papers in 2017

27.04.2018

The publication on Enhanced skyrmion stability due to exchange frustration from Stephan von Malottki, Bertrand Dupé, and Stefan Heinze (CAU Kiel) in collaboration with Pavel Bessarab (University of Iceland) and Anna Delin (KTH Stockholm) has been selected as one of the top 100 papers of more than 3000 articles in physics published in Scientific Reports in 2017. The work shows that the frustration of long range exchange interactions – a typical feature in itinerant electron magnets – is a route towards enhanced skyrmion stability which is essential for future applications in spintronic devices.

Plasma Germany tagte in Kiel

27.04.2018

Das deutsche Kompetenznetz für Plasmatechnologie „Plasma Germany“ traf sich am 17. und 18. April 2018 an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) zur Frühjahrssitzung. Rund 30 Expertinnen und Experten aus Wissenschaft und Industrie tauschten sich über aktuelle Themen der Plasmatechnik aus. Unter anderem diskutierten sie, wie sich plasmabasierte Beschichtungsprozesse für Anwendungen von Industrie 4.0 verbessern lassen. Plasmatechnologie ist für viele Prozesse der Halbleiter-, Dünnschicht- oder Optikindustrie sowie für die Medizintechnik relevant. http://www.uni-kiel.de/pressemeldungen/index.php?pmid=2018-109-plasmagermany

Fast CMEs Continue to Decelerate in the Outer Heliosphere

19.02.2018

Most fast coronal mass ejections will be decelerated into ambient solar wind quickly in the inner heliosphere, but some of them continue the deceleration with an even larger amplitude beyond 1 AU.

 

Interplanetary coronal mass ejections (ICMEs) are the major drivers of severe space weather near Earth and other planets. Freiherr von Forstner et al. [2018] provide multi-spacecraft observations of a set of ICMEs, associated shocks and resultant decreases of the flux of cosmic rays between the orbits of Earth and Mars. A new technique is developed to assess the kinematic evolution of ICMEs beyond 1 AU, which is then supported by modeling techniques. Stronger continuous deceleration between 1 AU and Mars is found for some events, indicating further complexity of the interaction of ICMEs with ambient solar wind in the outer heliosphere. This work advances our understanding of the kinematic evolution of ICMEs beyond 1 AU. Future observations by Solar Orbiter and Parker Solar Probe will complement the improving global picture of ICME evolution throughout the heliosphere.

Citation: Freiherr von Forstner J.L. et al., [2018], Using Forbush decreases to derive the transit time of ICMEs propagating from 1 AU to Mars, Journal of Geophysical Research: Space Physics, 123, http://doi.org/10.1002/2017JA024700

Praktikumsbetreuung für das Sommersemester gesucht!

02.02.2018

Am IEAP werden noch Assistentinnen und Assistenten sowie studentische Hilfskräfte für die Praktikumsbetreuung gesucht :

  • Physikalisches Grundpraktikum Teil 1/Teil 2, jeweils Di 8:30-11:30 Uhr und Do 13-16 Uhr

5 Betreuer/innen (Lehrverpflichtung jeweils 1,25 SWS) + 5 Hilfskräfte pro Block
Erster Block: 10.4.-27.4.
Zweiter Block: 3.5.-31.5. 
Dritter Block: 5.6.-21.6.
Vierter Block: 26.-12.7.

Bitte bei Herrn Dr. de Manuel (Tel. 0431-880-4118, demanuel@physik.uni-kiel.de) melden.

 

  • Physikalisches Nebenfachpraktikum, jeweils maximal 5 Betreuer/innen + 5 Hilfskräfte pro Termin.
    Lehrverpflichtung  2 SWS/Termin.
    Termine am Mo, Di, Mi, Fr 14-18 Uhr, Do 8-12 Uhr vom 9.4.-13.7.

Bitte bei Herrn Dr. Steigies (Tel. 0431-880-1763, steigies@physik.uni-kiel.de) melden und/oder hier eintragen: http://praktikum.physik.uni-kiel.de/nf/

Magnetoresistance of ''handmade'' dimers

23.01.2018

Spin-orbit coupling links spin and momentum degrees of freedom by the Hamiltonian H = ξLS (L, S: orbital momentum and spin operators, ξ: coupling strength). It is the origin of phenomena such as magnetocrystalline anisotropy and anisotropic magnetoresistance, which are of fundamental interest and important for sensor applications. To tune spin-orbit coupling at a single atom, the high rotational symmetry of the atom should be reduced. Johannes Schöneberg, Alexander Weismann and Richard Berndt achieved this by constructing dimers from single Pb atoms on an Fe double layer substrate, whose domain pattern exhibits suitable magnetization directions. First-principles calculations by Paolo Ferriani and Stefan Heinze reveal the molecular orbitals that cause the large observed anisotropic magnetoresistance. The results are published in Physical Review B "Tunneling anisotropic magnetoresistance via molecular Pi orbitals of Pb dimers" and have been highlighted by an Editors' suggestion for papers that the editors and referees find of particular interest, importance, or clarity.

Saturday Morning Physics ab 11. November 2017

07.11.2017

Auch Ende 2017 startet wieder die Vorlesungsreihe 'Saturday Morning Physics', in welcher an fünf aufeinander folgenden Samstagen aktuelle Themen der Physik für Schüler_innen, Lehrer_innen und Eltern präsentiert werden. Freuen Sie sich mit uns auf spannende Vorträge und Experimente. Als Belohnung für eine regelmäßige Teilnahme gibt es, wie jedes Jahr, auch diesmal für teilnehmende Schülerinnen und Schüler die Saturday-Morning-Physics Diplome, sowie für teilnehmende Lehrkräfte die Anerkennung als Fortbildung durch das IQSH.

Weitere Informationen (wie Veranstaltungszeitraum und Starttermin) entnehmen Sie bitte den folgenden Links:

Veranstaltungsseite (Website)

Veranstaltungsplakat (PDF-Format)

Conductance of a molecular wire

20.09.2017

Plenty of publications report on the conductance of molecular wires between electrodes. Characterization of the junction geometry, however, is usually missing. We synthesized a molecule for low-temperature STM experiments that stands vertically on a substrate. Despite this reductionist approach, its conductance data turned out to be
complex. Calculations show that geometrical changes, orbital symmetries, and bond formation control the conductance. This joint work within SFB677 by
Torben Jasper-Tönnies, Aran Garcia-Lekue, Thomas Frederiksen, Sandra Ulrich, Rainer Herges, and Richard Berndt has recently been published in Physical Review Letters and highlighted as Editors' Selection.