Der Quanten-Hall-Effekt spielt traditionell nur in zweidimensionalen Elektronensystemen eine Rolle. Kürzlich jedoch wurde eine dreidimensionale Version des Quanten-Hall-Effekts im Dirac-Halbmetall ZrTe5 beschrieben. Es wurde vorgeschlagen, dass diese Version aus einer magnetfeldinduzierten Fermi-Oberflächeninstabilität resultiert, die das ursprünglich drei-dimensionale Elektronensystem in einen Stapel von zwei-dimensionalen Elektronensystemen umwandelt. Jetzt haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden, an der Technischen Universität Dresden, am Brookhaven National Laboratory in New York, am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, dem Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle und am Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat zeigen können, dass das Elektronensystem von ZrTe5 entgegen der ursprünglichen Erklärung auch im Magnetfeld drei-dimensional bleibt und, dass die quasi-Quantisierung des Hall Effekts trotzdem direkt mit Quanten-Hall-Physik verknüpft ist.
Spezifischer Hall-Widerstand als Funktion des angelegten Magnetfeldes bei einer Temperatur von 2 K in Einheiten des Planck’schen Wirkungsquantums h, der Elementarladung e und dem Fermiwellenvektor entlang des angelegten Magnetfeldes kF,z. Links oben zeigt eine Skizze der Probe. Rechts unten ist die drei-dimensionale Fermifläche der Elektronen in ZrTe5 dargestellt.
Spezifischer Hall-Widerstand als Funktion des angelegten Magnetfeldes bei einer Temperatur von 2 K in Einheiten des Planck’schen Wirkungsquantums h, der Elementarladung e und dem Fermiwellenvektor entlang des angelegten Magnetfeldes kF,z. Links oben zeigt eine Skizze der Probe. Rechts unten ist die drei-dimensionale Fermifläche der Elektronen in ZrTe5 dargestellt.
Die Erkenntnisse aus der Studie über Quanten-Hall-Physik in der dritten Dimension lassen sich universell auf konventionale Metalle übertragen und versprechen eine einheitliche Erklärung der in der Vergangenheit oft rätselhaften Plateaus, die bei Hall-Messungen in vielen drei-dimensionalen Materialien beobachtet worden sind. Darüber hinaus kann das Konzept direkt angewendet werden, um den zwei-dimensionalen Quanten-Anomalen-Hall-Effekt auf generische drei-dimensionale Magnete zu verallgemeinern.
Claudia Felser, Direktorin und Wissenschaftliches Mitglied am Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden, wurde als europäische Preisträgerin des internationalen L’Oréal-UNESCO-Preises „For Women in Science“ 2025 ausgezeichnet.
Prof. Claudia Felser wurde die Ehre zuteil, zum ausländischen Mitglied der britischen Akademie der Wissenschaften, der Royal Society of London, gewählt zu werden.
Ein internationales Team entwickelte ein Nano-3D-Druckverfahren zur Herstellung supraleitender Nanostrukturen, das bahnbrechende technologische Fortschritte ermöglicht.
In einer revolutionären Studie, die in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht wurde, haben Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemische Physik fester Stoffe einen neuen Katalysator vorgestellt, der die Effizienz der Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR), die für Energieumwandlungssysteme wie Brennstoffzellen und Metall-Luft-Batterien entscheidend ist, erheblich verbessert.
Herzlichen Glückwunsch an Rikako Yamamoto, die von der „Japan Society for the Promotion of Science“ (JSPS) ein Auslandsstipendium in der Spin3D-Gruppe erhalten hat!
Die Anwendung eines schwachen Magnetfeldes kann die Kühlleistung topologischer Materialien bei niedrigen Temperaturen erheblich verbessern. Diese bahnbrechende Erkenntnis wurde von einem internationalen Team von Forschenden des MPI CPfS, der Chongqing-Universität und dem Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Nature Materials veröffentlicht.
Wissenschaftler am MPI CPfS und dem Weizmann-Institut haben einen aufregenden neuen Ansatz zur Erzeugung sauberer Wasserstoffenergie entdeckt, bei dem eine bemerkenswerte Klasse von Kristallen verwendet wird, die die Quanteneigenschaften von Elektronen nutzen.
Claudia Felser wurde von der Materials Research Society mit dem renommierten Von Hippel Award ausgezeichnet. Außerdem ist sie erneut als Clarivate Highly Cited Researcher gelistet. Diese Anerkennungen sind ein Beweis für ihre bahnbrechenden Beiträge auf dem Gebiet der Materialwissenschaften, insbesondere im Bereich der topologischen…
