In seiner Eröffnungsrede begrüßte Universitätspräsident Alfred Forchel zahlreiche Persönlichkeiten aus Kirchen, Politik, Wirtschaft und anderen Gesellschaftsbereichen. Bevor Forchel dann zu einem Rückblick auf das vergangene Jahr anhob, gedachte die Festgesellschaft der verstorbenen Angehörigen der Universität: Moritz Anderson, Tizian Thomas Baumeister, Dr. Herbert Brause, Prof. Dr. Rolf Ebert, Pascal Engel, Eduard Fuchs, Dr. Franz Gerstner, Prof. Dr. Hans-Georg Häfele, Heinz Jagodzinski, Dominik Johanni, Prof. Dr. Hans-Peter Krüger, Prof. Dr. Gottfried Landwehr, Lukas Leipold, Jerome Lentz, Mario Mack, Britta Newinger, Prof. Dr. Paul Polzien, Prof. Dr. Wolfgang Roggendorf, Dr. Klaus Werner Schneider, Dr. Hartwig Schröder, Renate Schülke-Schmitt, Maria Seubert, Prof. Dr. Klaus Trouet und Ludwig Wetzel.

Auszüge aus der Rede von Präsident Alfred Forchel (pdf)

Im Anschluss verlieh Forchel gemeinsam mit Unterfrankens Regierungsvizepräsident Andreas Metschke die gemeinsamen Promotionspreise der Unterfränkischen Gedenkjahrstiftung für Wissenschaft und der Universität. Damit wurden herausragende Doktorarbeiten ausgezeichnet. Mehr…

Danach wurde der mit 5.000 Euro dotierte Röntgenpreis der Universität vergeben. Er ist für herausragende Nachwuchswissenschaftler bestimmt und ging in diesem Jahr an die Juristin Nina Nestler. Mehr…

Festrede von Peter Strohschneider

In seiner Festrede befasste sich der Germanist Peter Strohschneider, Präsident der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), mit der „Komplexität der Forschungsuniversität“. Was macht die Identität einer Universität aus? Zu dieser Frage präsentierte er einige akademisch ausgefeilte Gedankengänge.

Spannung in Bezug auf sich selbst und auf die Gesellschaft. Interdisziplinarität als ständige gegenseitige Irritation der Disziplinen untereinander. Gegeneinander strebende Interessen, die für die Produktivität einer Universität sorgen: Solche Punkte arbeitete Strohschneider aus. Auch die Finanzierung der Universitäten im Spannungsfeld von Bund und Ländern vergaß er nicht zu erwähnen.

Ehrungen und Verdienstmedaillen

Im Anschluss wurden Verdienstmedaillen vergeben und Ehrungen ausgesprochen. Professor Dietmar Willoweit (Juristische Fakultät) wurde zum Ehrensenator ernannt. Das ist die höchste Auszeichnung, die die Uni Würzburg vergibt. Mehr…

Die Röntgenmedaille als Wissenschaftspreis ging in diesem Jahr an den Altorientalisten Professor Gernot Wilhelm. Mehr…

Mit den Verdienstmedaillen „Bene merenti“ in Gold wurden ausgezeichnet: Professor Elmar Klinger (Katholische Theologie), Professor Werner Goebel (Biologie) und Professor Horst Brunner (Germanistik). Mehr…

Die Verdienstmedaille „Bene Merenti“ in Silber erhielt Hans-Peter Trolldenier (Psychologie). Mehr…

Die bronzene Medaille ging an Anita Hemberger (Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät). Mehr…

Musik und Moderation

Die musikalische Begleitung der Feier übernahm das Akademische Orchester der Universität unter der Leitung von Markus Popp (Orgel: Lilo Kunkel, Klarinette: Matthias Ernst). Moderiert wurde die Feier von Bettina Dempewolf, der Referentin für Universitätsentwicklung. Das Fest endete mit einem Empfang im Foyer der Neubaukirche.

An der Universität Würzburg haben darum die Fächer Informatik, Mathematik und Physik gemeinsam die Betreuung der MINT-Studierenden intensiviert. Das entsprechende Projekt heißt JIM: „Julius-Maximilians-Universität Intensiviert MINT“. Finanziell gefördert wird es vom bayerischen Wissenschaftsministerium und von der Vereinigung der Bayerischen Wirtschaft (vbw).

Worin besteht das JIM-Projekt? 

Darüber informierten sich Bayerns Wissenschaftsminister Wolfgang Heubisch, Christof Prechtl, Leiter der Abteilung Bildung bei der vbw, Landtagsabgeordnete und weitere Gästeam Mittwoch, 8. Mai, bei einem Besuch an der Uni. Nach kurzen Reden im Hörsaal des Informatik-Instituts sprachen die Besucher an Info-Ständen mit Studierenden und Lehrenden.

Was JIM den Studierenden bietet

JIM-Koordinator Richard Greiner zog einen Vergleich zum Spitzensport: „Es muss ein breites Sportinteresse vorhanden sein und es muss eine Wettbewerbskultur existieren, die in der Masse viele motiviert, Talente sichtbar macht und fördert. Die Talente müssen systematisch mit einem auf die jeweilige Sportart abgestimmten Plan trainiert werden.“

Zur Talentsuche tragen Schüler-Projekttage, das Frühstudium und ähnliche Angebote der Würzburger MINT-Fächer bei. Wer ein Studium ein Informatik, Mathematik oder Physik beginnen möchte, erhält in einem Online-Selfassessment eine Einschätzung, in welchen Bereichen er sein Vorwissen auffrischen oder ergänzen sollte. Anschließend kann er einen oder zwei passende Vorkurse belegen. Fast alle Studienanfänger nutzen inzwischen dieses Angebot – auch weil es in den Vorkursen viele nützliche Informationen zum Studium gibt und sich Arbeitsgruppen bilden, die oft das ganze Studium über Bestand haben.

Trainingsplan fürs MINT-Studium

„Ein Muskelaufbau erfolgt nur dann, wenn die Muskulatur rhythmisch wiederkehrend bis zur Ermüdung belastet wird“, führte Greiner den Vergleich zum Sport weiter. „Ein MINT-Fach verlangt vom Studierenden viel, dafür müssen wir aber auch eine optimale Trainingsumgebung bieten. Dazu gibt es JIM und seine Freunde.“

Der „Trainingsplan“ für ein MINT-Studium besteht nicht mehr nur aus den klassischen Vorlesungen, Übungen und Praktika, sondern wird durch JIMs Freunde ergänzt: Im kritischen ersten Studienjahr werden extra kleine Übungsgruppen angeboten; Begleitkurse erleichtern den Wechsel von der schulischen Arbeitsweise zum Hochschulstudium, bei Bedarf können Zusatz- und Wiederholungstutorien belegt werden.

JIM selbst hilft denjenigen, die persönliche Unterstützung brauchen: Die JIM-Erklärhiwis sind erfahrene Studierende aus höheren Semestern. Sie gehen auf individuelle Probleme ein und helfen im Einzelgespräch kompetent und auf Augenhöhe. JIM-Online-Übungsaufgaben werden ab dem kommenden Semester angeboten und bieten gerade schwächeren Studierenden eine zusätzliche Übungsmöglichkeit, bei der Aufgaben in kleinen Schritten gelöst werden können und jeder Schritt passende Tipps beinhaltet.

Mehr MINT-Absolventen nötig

Minister Heubisch zeigte sich überzeugt davon, dass all diese Maßnahmen Erfolg zeigen und die Zahl der MINT-Absolventen erhöhen werden. Dass mehr MINT-Fachkräfte in der Tat dringend benötigt werden, machte Christof Prechtl anhand einer Prognose deutlich: „Im Jahr 2020 werden alleine den Unternehmen in Bayern 7.000 bis 10.000 MINT-Absolventen fehlen.“ MINT sei darum für die Wirtschaft ein „unendlich wichtiges Thema“. Darum werden JIM und zwölf weitere Projekte an bayerischen Hochschulen finanziell unterstützt: mit jährlich 330.000 Euro vom Ministerium und mit 125.000 Euro vom vbw.

Universitätspräsident Alfred Forchel dankte den beiden Vertretern der Geldgeber für ihr Engagement in diesem „wichtigen modellartigen Projekt“. Dieses sorge mit dafür, „dass in den MINT-Studiengängen, die als ‚nicht leicht‘ gelten, das Interesse der Studierenden nicht erlischt“.

Zur JIM-Homepage

Einige Fotos vom Ministerbesuch

Kontakt

Dr. Richard Greiner, Institut für Mathematik
greiner@mathematik.uni-wuerzburg.de

Dissertationspreise und Röntgenpreis

Nach der Eröffnung des Stiftungsfestes durch Universitätspräsident Alfred Forchel verleiht dieser mit Unterfrankens Regierungsvizepräsident Andreas Metschke die gemeinsamen Promotionspreise der Unterfränkischen Gedenkjahrstiftung für Wissenschaft und der Universität. Damit werden herausragende Doktorarbeiten ausgezeichnet.

Der mit 5.000 Euro dotierte Röntgenpreis der Universität ist für herausragende Nachwuchswissenschaftler bestimmt. Er geht in diesem Jahr an die Juristin Nina Nestler. Sie bekommt die Auszeichnung von Alfons Ledermann überreicht, dem Schriftführer des Universitätsbundes.

Festrede und Ehrungen

Die Festrede trägt den Titel „Zur Komplexität der Forschungsuniversität“ und wird gehalten von Professor Peter Strohschneider, dem Präsidenten der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Im Anschluss werden Verdienstmedaillen vergeben und Ehrungen ausgesprochen.

Professor Dietmar Willoweit (Juristische Fakultät) wird zum Ehrensenator ernannt. Das ist die höchste Auszeichnung, die die Uni Würzburg vergibt. Die Röntgenmedaille als Wissenschaftspreis geht an den Altorientalisten Professor Gernot Wilhelm.

Mit den Verdienstmedaillen „Bene merenti“ in Gold werden ausgezeichnet: Professor Elmar Klinger (Katholische Theologie), Professor Werner Goebel (Biologie) und Professor Horst Brunner (Germanistik).

Die Verdienstmedaille „Bene Merenti“ in Silber erhält Hans-Peter Trolldenier (Psychologie), die bronzene Medaille geht an Anita Hemberger (Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät).

Musik und Moderation

Die musikalische Begleitung der Feier übernimmt das Akademische Orchester der Universität unter der Leitung von Markus Popp (Orgel: Lilo Kunkel, Klarinette: Matthias Ernst). Moderiert wird das Fest von Bettina Dempewolf, Referentin für Universitätsentwicklung im Präsidialbüro.

Durchbruch in der Verschlüsselungstechnologie

„Nicht-klassische Lichtquellen für die moderne Informationstechnologie auf Basis druckbarer organischer Halbleiter“: So lautet der Titel des Projektes von Professor Jens Pflaum. Dahinter steckt „ein Durchbruch in der Verschlüsselungstechnologie“, wie die IHK in ihrer Pressemitteilung schreibt. Pflaum, Professor für Physikalische Technologie der Funktionswerkstoffe am Lehrstuhl für Experimentelle Physik VI, forscht an winzigen Bauelementen, die einzelne Lichtteilchen – sogenannte Photone – abgeben können. Diese zu isolieren und zu modulieren ist eine Grundvoraussetzung für beispielsweise abhörsichere Datenverschlüsselung. Das Verfahren könnte zum Beispiel für einen sicheren Online-Zahlungsverkehr angewendet werden.

Innovationen sichern Arbeitsplätze IHK-Präsident Dieter Pfister überreichte Pflaum einen Scheck in Höhe von 40.000 Euro zur Anschubfinanzierung seiner Forschungen. Das Geld soll die Herstellung eines Prototyps ermöglichen. „Wirtschaft und Gesellschaft sind auf neue Ideen und Technologien angewiesen. Im besten Fall führen Innovationen zu neuen Produkten, vielleicht sogar zu neuen Unternehmen und damit zu Arbeitsplätzen. Mit Innovationen sichern wir den Erfolg unserer mittelständischen Wirtschaft langfristig. Und Innovationen entstehen meist in einem Forschungsumfeld“, erläuterte Pfister die Bedeutung der Kooperation von Wissenschaft und Wirtschaft.

Diese zu fördern habe sich die IHK Würzburg-Schweinfurt seit langem auf die Fahne geschrieben. Aus diesem Grund unterstütze die mainfränkische Wirtschaft auch bereits seit 1982 innovative und technologieintensive Forschungsvorhaben mit Bedeutung für Mainfranken an der Universität Würzburg über eine Stiftung im Universitätsbund.

860.000 Euro in über 30 Jahren

Die IHK Würzburg-Schweinfurt unterstützt Forscher der Universität Würzburg seit nunmehr 31 Jahren beim Aufbau eines neuen Arbeitsgebietes, einer Arbeitsgruppe oder bei der Anlauffinanzierung eines Forschungsvorhabens. Bis einschließlich heute profitierten 88 Projekte von insgesamt 860.000 Euro.

Der Universitätsförderpreis der Mainfränkischen Wirtschaft geht zurück auf die IHK-Firmenspende. Diese hatte die IHK anlässlich des 400. Geburtstages der Würzburger Universität im Jahr 1982 ins Leben gerufen. 1.200 mainfränkische Unternehmen beteiligten sich seinerzeit an der Spende, mit dem Ziel, die konstruktive Zusammenarbeit von Wirtschaft und Wissenschaft zu fördern. Die Stiftung im Universitätsbund wurde seither mehrfach aufgestockt und verfügt heute über ein Stiftungskapital von rund 1,2 Millionen Euro. Aus diesem Vermögen können – je nach Zinslage – pro Jahr Förderungen in Höhe von 35.000 bis 45.000 Euro ausgeschüttet werden.

Will man neue physikalische Phänomene entdecken, sind besonders die Grenzflächen zwischen verschieden Oxiden interessant. Ein weitgehendes mikroskopisches Verständnis, welches für die Entwicklung neuartiger, technologischer Anwendungen entscheidend ist, erlangt man durch Untersuchungsmethoden, die auf der Streuung gebündelter Röntgen- und Neutronenstrahlen an solchen Strukturen basieren. Solche Strahlung wird in Großforschungseinrichtungen wie Synchrotrons und Forschungsreaktoren erzeugt.

Der Schülerforschungstag

Beim Durchleuchten von Überraschungseiern erarbeiteten die Schüler die physikalischen Grundlagen der Röntgenstrahlung sowie die wesentlichen Aspekte der Bildgebung mit Hilfe der Computertomographie (CT). Betreut wurden sie dabei von Eva Endres und Jutta Dernbach, zwei Lehramtsstudentinnen für das Fach Physik.

Tatsächlich steht den jungen Forschern am MIND Center seit geraumer Zeit ein tragbares CT-Gerät zur Verfügung, das Professor Randolf Hanke, Inhaber des Lehrstuhls für Röntgenmikroskopie der Universität Würzburg, gemeinsam mit dem Entwicklungszentrum Röntgentechnologie des Fraunhofer Instituts entwickelt hat. Wie man damit arbeitet, und was das Gerät zu leisten vermag: Das bekamen die Schüler von Hanke und seinen Mitarbeitern beim Schülerforschungstag erklärt. Mit diesem Wissen können sie nun in den kommenden Wochen am MIND Center ihre eignen Experimente durchführen.

„An den konkreten Forschungsprojekten der Schülerinnen und Schüler im Projekt DurchBlick gelingt die Zusammenarbeit von Akteuren aus Schule, Forschung und Lehrerausbildung“, fasst Dr. Christian Fauser die Grundidee des Projekts zusammen. Fauser unterrichtet selbst Physik und ist im Rahmen einer Teilabordnung für die Koordination der Schülerforschungsprojekte am MIND Center verantwortlich.

Beratung durch die BEEgroup

Neben Randolf Hanke, den Fachdidaktikern des MIND Centers und einigen Lehramtsstudierenden betreut Professor Jürgen Tautz die Schüler bei ihren Arbeiten. Tautz leitet die BEEgroup des Biozentrums der Universität sowie das Projekt HOBOS (HOney Bee Online Studies) und beriet die Schüler bereits in der Phase der Themenfindung. Dabei ergaben sich mehrere spannende Fragen rund um die Honigbiene, die mit dem Verfahren der Computertomographie bearbeitet werden können.

Die Forschungsarbeiten finden in der Regel im Rahmen des Wissenschaftspropädeutischen Seminars (W-Seminars) der gymnasialen Oberstufe statt. Dieses bietet den Schülern die Möglichkeit, eigene Fragen in Kooperation mit externen Partnern zu bearbeiten. Die Ergebnisse der Forschungsarbeiten werden in den W-Seminararbeiten dokumentiert und im Rahmen von Physik-Wettbewerben wie beispielsweise „Jugend forscht“ präsentiert.

Kooperationsbörse Schule-Wissenschaft-Wirtschaft

Im Rahmen der aktuellen Bewerbung um den Titel „Stadt der jungen Forscher 2014“ erarbeiteten die Mitarbeiter des MIND-Centers zusammen mit weiteren Akteuren der Wissenschafts- und Bildungslandschaft in Würzburg das Konzept „Kooperationsbörse Schule-Wissenschaft-Wirtschaft“. Die Kooperationsbörsen sollen dazu beitragen, potenzielle Partner für Forschungskooperationen an der Schnittstelle Schule-Wissenschaft im Großraum Würzburg effektiver zu vermitteln. Die erste Kooperationsbörse wird – unabhängig vom Ausgang der Bewerbung um den Titel „Stadt der jungen Forscher“ – im Oktober 2013 stattfinden.

Markus Elsholz, Christian Fauser

Jeder Prüfer muss nur die genannte Anzahl von Kandidaten prüfen. Ist dieses Kontingent bei einem Prüfer bereits ausgeschöpft, können die Kandidaten auf einen der anderen Prüfer verwiesen werden. Sobald bei einem Prüfer ein Kandidat abgewiesen werden musste, gilt dies dann auch für alle folgenden Kandidaten, die bei diesem Prüfer vorsprechen. Wiederholungsprüfungen bleiben von dieser Regelung unberührt. Der Kandidat hat hier freie Prüferwahl.

Mit den Prüfern können frühestens ab Mi, 17.04.2013, 9.00 Uhr Termine nur für den 3. Prüfungszeitraum 2013 vereinbart werden!

Prof. Dr. rer. nat. Rolf Ebert 

(geb. 2. September 1926, gest. 2. April 2013)

In Rolf Ebert verlieren die Fakultät und die Universität Würzburg einen bedeutenden, international anerkannten Forscher und Lehrer.

Die Kollegen bzw. Kolleginnen und Mitarbeiter bzw. Mitarbeiterinnen werden ihm ein bleibendes Andenken bewahren.

Ab Ende Mai wird zusätzlich ein Kurs zur Vorbereitung auf die Klausur zur Klassischen Physik 2 angeboten, in dem sowohl Altklausuren als auch klausurrelevante Übungsaufgaben gerechnet und besprochen werden.

Die Termine und weitere Informationen zum Tutorium und zum Klausurenkurs finden Sie hier.

Jetzt allerdings haben Stefan Rützel und weitere Mitglieder der Arbeitsgruppe von Professor Tobias Brixner, dem Inhaber des Lehrstuhls für Physikalische Chemie I der Universität Würzburg, eine Technik entwickelt, mit der sich zumindest Reaktionsvorstufen zweifelsfrei identifizieren lassen. Die renommierte Fachzeitschrift Physical Review Letters berichtet darüber in ihrer neuesten Ausgabe. Wegen der besonderen Bedeutung für die Forschung haben die Herausgeber der Zeitschrift die Würzburger Arbeit sogar in der Synopsis section of Physics (physics.aps.org) als Highlight hervorgehoben.

Forschung im Femtosekundenbereich

Zwei Voraussetzungen müssen erfüllt sein, wenn die Geheimnisse chemischer Reaktionen auf einer atomaren Größenordnung offen gelegt werden sollen: Geschwindigkeit und Geschicklichkeit. Denn auch wenn photochemische Reaktionen häufig über mehrere Zwischenprodukte verlaufen, dauern sie in der Regel doch nur unvorstellbar wenige Femtosekunden – also millionstel Bruchteile einer milliardstel Sekunde.

Mit ebenso extrem kurzen Laserpulsen aus Femtosekundenlasern ist es den Wissenschaftlern dennoch möglich, „Licht“ in die chemischen Vorgänge zu bringen. Dabei werden die Moleküle über einen bestimmten Zeitraum hinweg mit dem Laserlicht sozusagen „abgetastet“; man erhält eine Art Abbild der Dynamik der Reaktionsprozesse. Diese verbreitete Technik ist unter dem Stichwort „Anrege-Abfrage-Spektroskopie“ bekannt.

Ein Laserpuls im Doppelpack

„Bei der Anrege-Abfrage-Spektroskopie setzt ein Laserpuls eine bestimmte Reaktion in Gang. Ein anschließender zweiter Laserpuls untersucht dann die durch den ersten Puls hervorgerufene Dynamik“, erklärt Tobias Brixner die Arbeitsweise dieser Technik. Auf diese Weise ließen sich unter anderem charakteristische Lebenszeiten angeregter Zustände bestimmen und konkurrierende Reaktionsverläufe identifizieren.

Ein Problem kann diese Technik allerdings auch nicht lösen: „In einem Anrege-Abfrage-Experiment ist es äußerst schwierig, den speziellen Zustand eines Moleküls zu identifizieren, der am Anfang einer Reaktion steht“, erklärt Brixner. Das liege daran, dass der Laserpuls eine Vielzahl solcher Zustände erzeuge.

Geschickter Versuchsaufbau

Mit einer geschickten Versuchsanordnung haben es Stefan Rützel und weitere Mitglieder von Brixners Arbeitsgruppe jetzt jedoch geschafft, diese Reaktionsvorstufen zweifelsfrei zu identifizieren. Sie haben dafür Laserpulse unterschiedlicher Wellenlängen aus dem sichtbaren Bereich miteinander kombiniert und deren Korrelation zeitaufgelöst untersucht. Auf diese Weise erhielten sie Informationen darüber, ob bestimmte elektronische Übergänge in den Start- und Schlusszuständen quantenmechanisch miteinander verbunden sind. Oder in anderen Worten: Ob ein bestimmter elektronischer Zustand der Vorläufer eines anderen ist.

In ihrem Experiment hat die Arbeitsgruppe Merocyanin untersucht, ein Molekül, das in zwei unterschiedlichen räumlichen Anordnungen, sogenannten Konformationen, auftritt. Dabei konnten sie zeigen, dass nur eine Form sich nach der Anregung mit Licht in ein positiv geladenes Ion, ein Kation, verwandelte. Mit der von ihnen entwickelten Technik war es also möglich, den speziellen Vorläufer zu identifizieren, der angeregt werden muss, damit es zur gewünschten Reaktion kommt.

Interessant für Photovoltaik und Datenverarbeitung

Diese Technik, Reaktionswege über elektronische Zustände zu verfolgen, könnte auf die Untersuchung vieler chemischer Prozesse übertragbar sein, hoffen die Wissenschaftler. Potenzielle Einsatzgebiete sind beispielsweise photovoltaische Prozesse oder das Speichern und Überschreiben von Daten in optischen Speichermedien.

Die Studie wurde durchgeführt im Rahmen der DFG-finanzierten Forschergruppe „Light-Induced Dynamics in Molecular Aggregates“ (FOR 1809).

Tracing the Steps of Photoinduced Chemical Reactions in Organic Molecules by Coherent Two-Dimensional Electronic Spectroscopy Using Triggered Exchange. Stefan Ruetzel, Martin Kullmann, Johannes Buback, Patrick Nuernberger, and Tobias Brixner. Physical Review Letters, DOI:10.1103/PhysRevLett.110.148305

Kontakt

Prof. Dr. Tobias Brixner, T: (0931) 31-86330,  brixner@phys-chemie.uni-wuerzburg.de

Quellenangaben

Text: Gunnar Bartsch (Pressestelle)

Grafik: Martin Kullmann

Regelmäßige Muster machen’s möglich

„Regelmäßig geordnete Muster von Elektronenspins“, sind nach Aussagen von Dr. Jörg Schäfer verantwortlich für den unerwarteten Magnetismus. Schäfer ist Privatdozent am Lehrstuhl für Experimentelle Physik IV der Universität Würzburg. In der Arbeitsgruppe von Lehrstuhlinhaber Professor Ralph Claessen hat er die entscheidenden Experimente betreut; die theoretische Simulation fand am Lehrstuhl für Theoretische Physik I bei Professor Werner Hanke statt.

Spin: Das ist der innere Drehimpuls von Elektronen. Weil Elektronen elektrisch geladen sind, hat diese Drehbewegung zur Folge, dass sie automatisch auch ein magnetisches Feld aufbauen. Sie sind also selbst kleine Magnete. Im Normalfall hat das allerdings keine Konsequenzen: Die große Anzahl von Elektronen selbst in winzigen Mengen einer Substanz und die Tatsache, dass sich diese „Elektronen-Magnete“ zufällig in alle Richtungen ausrichten, führen dazu, dass sie sich am Ende gegenseitig auslöschen.

Wenn sich Atome spüren

Dass sich im Experiment der Würzburger Physiker dennoch magnetische Eigenschaften zeigten, hat einen besonderen Grund: „Durch die raffinierte Anordnung einzeln aufgebrachter Metallatome entstehen regelmäßig geordneter Muster der Elektronenspins“, erklärt Jörg Schäfer. Nach der Anbindung an die Siliziumunterlage besaß jedes Atom nur noch ein Elektron mit seinem Spin im äußersten Orbital – ein sogenanntes Valenzelektron. Es ist dasjenige, das eine Verbindung zum Nachbaratom aufnehmen konnte, was man sich bildlich durch das Hin- und Herhüpfen der Elektronen vorstellen kann. Erst dadurch wird es möglich, dass sich die Elektronenspins auf den verschiedenen Plätzen gegenseitig spüren und zueinander einstellen.

Allerdings gab es für die Physiker ein weiteres Rätsel zu lösen: Wie sie in ihren Untersuchungen feststellen konnten, ordneten sich die Metallatome auf dem Siliziumträger in absolut gleichmäßigen Abstände an und bildeten dabei ein sogenanntes „Dreiecksgitter“.

Das Problem der Frustration

Das Problem: „In der Natur wird häufig eine Spinanordnung bevorzugt, bei der die Spins der Nachbarplätze in entgegengesetzte Richtungen zeigen“, sagt Jörg Schäfer. Wie soll das aber in einem Dreieck funktionieren, wonach soll sich dort der Spin des dritten Partners orientieren? Ein scheinbar unlösbares Problem, das in der Physik deshalb als das „Problem der Frustration“ bekannt ist. Die Lösung hat sich nach aufwendiger Untersuchung gezeigt: „Die Spins der Zinn-Atome haben sich auf dem Siliziumträger in einem ungewöhnlichen Muster mit reihenweise alternierender Ausrichtung angeordnet“, so Schäfer (siehe Abbildung).

Diese Entdeckung magnetischer Ordnung illustriere ganz grundlegend die verblüffenden Möglichkeiten zur Steuerung elektronischer Wechselwirkungen auf atomarer Skala, erklärt Schäfer. Damit liefere die Arbeit einen Ansatz, wie auf der Basis bisher gut etablierter Halbleitermaterialien wie Silizium eine spinbasierte Informationsverarbeitung möglich werden könnte, bei der Daten magnetisch kodiert werden.

Enge Zusammenarbeit von Theorie und Experiment

Das Experiment der Würzburger Forscher ist im Rahmen der DFG-Forschergruppe FOR 1162 „Electron Correlation-Induced Phenomena in Surfaces and Interfaces with Tunable Interactions“ gelaufen. Dabei haben theoretische und Experimentalphysiker eng zusammengearbeitet: Am Lehrstuhl für Theoretische Physik I wurden das Atomgitter und die Hüpfprozesse der Elektronen am Computer aufwendig simuliert. Die Experimente wurden am Lehrstuhl für Experimentelle Physik IV durchgeführt.

Ihre Erkenntnisse über die Anordnung der Spins haben die Physiker mit Hilfe der Photoelektronenspektroskopie gewonnen. Dabei werden Elektronen durch den Beschuss mit Röntgenstrahlung aus der Oberfläche der Materialprobe herausgelöst und auf ihre Eigenschaften untersucht. „Aus deren Energie- und Winkelverteilung erhält man die notwendige Information über die magnetische Ordnung“, sagt Schäfer. Parallel wurde ihr Verhalten in sogenannten Vielteilchen-Rechnungen modelliert, in die direkt das Spinmuster mit einfloss.

Übereinstimmung bei den Elektronensignalen

Die Ergebnisse beider Varianten waren für die Wissenschaftler überraschend: Beide Methoden zeigten übereinstimmende Muster in der Signalintensität, die von einer periodischen Anordnung der Spins herrührte. Ein „erstaunliches Ergebnis“, findet Schäfer – vor allem, da in dem Experiment ja nur nichtmagnetische Komponenten verwendet wurden.

“Magnetic order in a frustrated two-dimensional atom lattice at a semiconductor surface”. Gang Li, Philipp Höpfner, Jörg Schäfer, Sebastian Meyer, Aaron Bostwick, Eli Rotenberg, Ralph Claessen, Werner Hanke. Nature Communications, DOI: 10.1038/ncomms2617

Kontakt

Prof. Dr. Werner Hanke, T: (0931) 31-85714, hanke@physik.uni-wuerzburg.de

Prof. Dr. Ralph Claessen, T: (0931) 31-85732, claessen@physik.uni-wuerzburg.de

PD Dr. Jörg Schäfer, T: (0931) 31-83483, joerg.schaefer@physik.uni-wuerzburg.de

Von: Gunnar Bartsch (Pressestelle)

SB@Home

Die allgemeine Belegungsfrist der Fakultät für Physik und Astronomie läuft vom 28.03.2013, 8 Uhr bis 19.04.2013 (gesamter Belegungszeitraum nach Eingangsreihenfolge der Anmeldung). 

Die Anmeldungen für die Haupt- und Oberseminare sowie Grund- und Fortgeschrittenen-Praktika werden separat angekündigt und abgewickelt !

Bitte beachten Sie die folgenden Hinweise zur Anmeldung:

Als Studierender haben Sie die Möglichkeit, sich mit zwei verschiedenen Benutzernamen in SB@Home anzumelden:

1. Sie melden sich mit Ihrer Benutzerkennung und dem Passwort des Rechenzentrums an.
   Diese Benutzerkennung beginnt in der Regel mit dem Buchstaben s, z.B. s873648.
2. Studierende, die sich vor dem Wintersemester 2007/2008 erstmalig an der Universität Würzburg immatrikuliert hatten, können sich noch wie bisher mit Ihrer Matrikelnummer und dem Chipkartenpasswort anmelden.

Bei Problemen wenden Sie sich bitte nicht an die Dozenten sondern direkt an das Servicezentrum der Fakultät per Email oder persönlich an unsere MitarbeiterInnen des Servicezentrums im Raum B024 des Physikalischen Instituts.

Vorbesprechungen: Eine allgemeine Vorbesprechung für Studierende höherer Fachsemester findet nicht statt. Die Vorbesprechung der fachdidaktischen Lehrveranstaltungen ab dem 3. Fachsemester erfolgt am ersten Montag der Vorlesungszeit im Hörsaal 5 im Naturwissenschaftlichen Hörsaalbau Hubland Campus Süd um 12:00 Uhr.

Eingeladen zu der Veranstaltung hatte die Fundamental Physics Prize Foundation, sie feierte an diesem Abend eine ganze Reihe bedeutender Preisträger:

Zwei Gewinner des mit jeweils drei Millionen Dollar dotierten Fundamental Physics Prize: Stephen Hawking für seine Entdeckung der Hawking-Strahlung in Schwarzen Löchern und für seine Beiträge zur Quantengravitation und zu Quantenaspekten des frühen Universums. Sowie die Leiter der Experimente am Large Hadron Collider, die zur Entdeckung des Higgs-Teilchens beigetragen haben.

Die fünf Gewinner des 2013 Physics Frontiers Prize, darunter Professor Laurens Molenkamp, Inhaber des Lehrstuhls für Experimentelle Physik III der Universität Würzburg. Molenkamp teilt sich das Preisgeld von 300.000 US-Dollar mit seinen Kollegen Charles Kane und Shoucheng Zhang. Ausgezeichnet wurden die drei für die theoretische Voraussage von topologischen Isolatoren und deren experimentelle Bestätigung. 

Sowie drei Gewinner des 2013 New Horizons in Physics Prize.

Links

Pressemitteilung zur Preisverleihung an Laurens Molenkamp

Die Fundamental Physics Prize Foundation

Kontakt

Prof. Dr. Laurens Molenkamp, T (0931) 31-84925, molenkamp@physik.uni-wuerzburg.de

Jetzt legen die Bildungsexperten aus Gütersloh nach: In einer neuen Sonderauswertung bündeln sie für die Dimensionen Forschung, Internationalität, Anwendungsbezug und Studierendenorientierung jeweils verschiedene Indikatoren aus dem Hochschulranking 2012.

Der Grund für diese erneute Auswertung: „Alle vier betrachteten Aspekte stehen für wichtige Aufgaben der deutschen Hochschulen. Nur auf Forschung zu bauen, wird den Anforderungen der Gesellschaft an ein Hochschulsystem nicht gerecht“, sagte Professor Frank Ziegele, Geschäftsführer des CHE. Ziegeles Worten nach müsse es Spielräume für Hochschulen geben, sich entsprechend ihrer Stärken zu spezialisieren.

In dem Ranking „Vielfältige Exzellenz 2012“ tauchen folgende Fächer der Universität Würzburg in den Spitzengruppen auf:

Geografie: Führend im Bereich „Forschung“ in Deutschland – mit dieser Auszeichnung dürfen sich die Würzburger Geografen laut CHE-Ranking schmücken. „Forschungsstark“ ist ein Fach, das in mindestens vier von sieben Indikatoren eine Platzierung in der Spitzengruppe erreicht. Die Maximalzahl von sieben Spitzenplätzen erreichte im Exzellenz-Ranking 2012 keine Hochschule, die Universität Würzburg erreichte als einzige sechs Spitzenplätze. Dabei ging es um die Höhe der eingeworbenen Drittmittel, die Anzahl der Publikationen und Zitationen sowie die Zahl der Promotionen – jeweils absolut betrachtet und in Relation zur Anzahl der Wissenschaftler und Professoren.

Biologie: Die Biologie der Universität Würzburg zählt ebenfalls im Bereich „Forschung“ zur Spitzengruppe deutscher Universitäten. Ausschlaggebend dafür ist ihr überdurchschnittliches Abschneiden in den Bereichen: Höhe der eingeworbenen Drittmittel, Anzahl der Publikationen pro Jahr sowie Zahl der Promotionen pro Jahr und pro Professor.

Pharmazie: In den Bereichen „Internationalität“ und „Studierendenorientierung“ erzielt die Pharmazie der Universität Würzburg jeweils Plätze in der Spitzengruppe. So liegen beispielsweise die Pharmazeuten mit den von ihnen eingeworbenen EU-Drittmitteln beim CHE-Ranking weit vorne. Außerdem geben die Studierenden ihrem Fach gute Noten, beispielsweise für die Attraktivität der Austauschprogramme und Partnerhochschulen, die Unterstützung und Beratung bei der Vorbereitung des Auslandsaufenthaltes sowie für die Anrechenbarkeit von im Ausland erbrachten Studienleistungen. Auch was die Studiensituation allgemein, die Betreuung durch die Dozenten, das Studienangebot und die Studierbarkeit betrifft, sind Pharmaziestudierende mit dem Würzburger Fachbereich überdurchschnittlich zufrieden.

Physik: Auch die Studierenden der Fakultät für Physik und Astronomie der Universität Würzburg sind mit dem Austauschprogramm ihrer Fakultät sehr zufrieden und vergeben dafür sehr gute Noten. Weil die Fakultät gleichzeitig überdurchschnittlich viel Geld von der EU eingeworben hat, schafft sie es im Ranking des CHE in der Kategorie „Internationalität“ ebenfalls in die Spitzengruppe deutscher Hochschulen.

Humanmedizin:

Gute Noten auch in anderen Rankings

Andere Fächer haben die Experten des CHE in früheren Erhebungen unter die Lupe genommen. Dabei erreichten Psychologen, Germanisten und Erziehungswissenschaftler der Universität Würzburg Spitzenpositionen. So belegten beispielsweise Würzburger Psychologen Plätze in der Spitzengruppe in Sachen Berufsbezug, Forschungsgeld und wissenschaftliche Veröffentlichungen. Hervorragend schnitten die Würzburger Germanisten bei der Einwerbung von Geld für ihre Forschung ab. Und die Studierenden der Erziehungswissenschaft bewerteten ihre allgemeine Studiensituation so gut, dass es für den Fachbereich ebenfalls zu einer Platzierung in der Spitzengruppe reichte.

Natürlich geben die CHE-Rankings die Leistungsfähigkeit der Universität Würzburg nur ausschnittsweise wieder. Andere Fächer haben in anderen Rankings ebenfalls sehr gute Ergebnisse erzielt, andere Rankings bescheinigen der Universität insgesamt exzellente Leistungen.

Das Academic Ranking of Universities Worldwide

Beispielsweise zuletzt das Academic Ranking of Universities Worldwide im August 2012: Dort zählt die Uni Würzburg zu den besten 200 Universitäten der Welt und zu den besten14 in Deutschland. In dieser Gruppe sind aus Bayern neben Würzburg nur die beiden Münchener Universitäten vertreten. Weiterhin sind fünf Würzburger Fachbereiche unter den Top 150 weltweit gelistet, drei davon sogar unter den Top 100.

Spitze – wie schon in den Vorjahren – im sogenannten Shanghai-Ranking ist die Chemie. Weltweit gesehen, nimmt sie Platz 37 ein, im deutschen Vergleich sogar Platz zwei. Die Lebenswissenschaften gehören zu den Top 100 der Welt, auf nationaler Ebene zu den besten sieben. Der Bereich „Naturwissenschaft und Mathematik“ schneidet ebenfalls sehr gut ab: Auch er rangiert unter den 100 Spitzenuniversitäten der Welt und unter den acht besten in Deutschland.

In „Klinischer Medizin und Pharmazie“ findet sich Würzburg unter den 150 besten Standorten weltweit und unter den Top Ten in Deutschland. Auch die Physik gehört in der weltweiten Rangliste zu den besten 150. Im nationalen Vergleich ist Würzburg damit einer von 14 herausragenden Physik-Standorten.

Förderranking der Deutschen Forschungsgemeinschaft

Eine Aussage über die Forschungsleistung einzelner Fakultäten trifft das Förderranking der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), das auf der Höhe der bewilligten Drittmittel basiert. Würzburg erreicht in der jüngsten Auflage dieses Rankings Platz 15 unter 94 deutschen Universitäten. Insgesamt hat die Uni im Zeitraum von 2008 bis 2010 rund 133,1 Millionen Euro von der DFG erhalten, über 20 Prozent mehr als von 2005 bis 2007. Spitzenplätze belegen dabei die Mediziner und Biologen. Gemeinsam, unter dem Begriff „Lebenswissenschaften“, kommen sie auf Rang 4 mit einer absoluten Fördersumme von über 96 Millionen Euro. Einzeln betrachtet erreichen die Würzburger Mediziner im DFG-Ranking mit 65,3 Millionen Euro Drittmittel Rang 3 (von 72), die Biologen belegen mit 31 Millionen Euro Platz 5 (von 60).

Unter 91 deutschen Universitäten mit naturwissenschaftlichen Fächern liegt Würzburg mit einer Fördersumme von 23,7 Millionen Euro auf Rang 25. Dabei landen die Physiker mit 11,7 Millionen Euro auf Platz 16 (von 68) und die Chemiker mit 9,9 Millionen Euro auf Rang 17 (von 69). Die Psychologen belegen mit 4,1 Millionen Euro sogar einen herausragenden dritten Platz hinter Jena und Konstanz.

Mehr Infos zum CHE-Ranking

Die ausführlichen Ergebnisse des Rankings „Vielfältige Exzellenz 2012 - Forschung - Anwendungsorientierung - Internationalität - Studierendenorientierung im CHE Ranking“ gibt es kostenlos zum Download hier.

Die Sonderauswertung „Vielfältige Exzellenz 2012“ ist die Fortsetzung der erstmals im November 2011 veröffentlichten Ausgabe „Vielfältige Exzellenz 2011“, in der die Fächergruppen der Sprach- und Kulturwissenschaften sowie Ingenieurwesen mit Daten aus dem Hochschulranking 2010 und den Rechts-, Wirtschafts- und Sozialwissenschaften mit Daten aus dem Ranking 2011 veröffentlicht wurden.

Drei Millionen Euro für die Forschung

Die Effekte, die in der Nanowelt auftreten, verstehen und für die technische Weiterentwicklung nutzbar machen: Daran arbeiten Wissenschaftler in der DFG-Forschergruppe FOR1162: Electron Correlation-Induced Phenomena in Surfaces and Interfaces with Tunable Interactions. 2009 hat die Gruppe an der Fakultät für Physik und Astronomie der Universität Würzburg die Arbeit aufgenommen; im vergangenen Jahr hat die DFG die bisher geleistete Arbeit positiv begutachtet. Jetzt kam der neue Förderbescheid: In den kommenden drei Jahren stellt die DFG der Forschergruppe insgesamt drei Millionen Euro zur Verfügung. Das Geld soll insbesondere dem wissenschaftlichen Nachwuchs und der internationalen Vernetzung der Würzburger Aktivitäten zugutekommen.

Quanteneffekte nutzbar machen

„Wenn elektronische Bauelemente immer kleiner werden, spielt die elektrische Abstoßung zwischen den Leitungselektronen eine immer wichtigere Rolle für die Funktionalität dieser Elemente“, erklärt Professor Ralph Claessen, Sprecher der Forschergruppe und Inhaber des Lehrstuhls für Experimentelle Physik 4 an der Universität Würzburg. Dann nämlich treten Quanteneffekte auf, die umso ausgeprägter sind, je stärker die Bewegungsfreiheit der Elektronen eingeschränkt wird.

Und eine solche Einschränkung ergibt sich zwangsläufig, wenn die Strukturen nur noch wenige Nanometer groß sind und sich über zwei oder sogar nur noch eine Raumdimensionen erstrecken. In der konventionellen Halbleitertechnologie sorgen diese Effekte für unerwünschte Störungen; in komplexeren Festkörpermaterialien lassen sie sich möglicherweise für neuartige Anwendungen nutzen, hoffen die Physiker.

Atomare Kontrolle und künstliche Materialien

„Die Forschergruppe beschäftigt sich mit maßgeschneiderten ‚künstlichen‘ Festkörpern“, erklärt Claessen. Diese sind nur wenige Millionstel Millimeter groß und aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut. „Mithilfe modernster Herstellungsmethoden können wir ihren Aufbau bis hin zu atomaren Größenordnungen präzise kontrollieren“, so der Wissenschaftler.

Zwei Ziele verfolgt die Forschergruppe: Zum einen will sie die in solchen Systemen auftretenden Quanteneffekte grundlegend verstehen. Zum anderen arbeitet sie daran, die sich aus diesen Quanteneffekten ergebenden elektronischen und magnetischen Funktionalitäten gezielt zu beeinflussen und nutzbar zu machen. Beispiele für Anwendungen sind neuartige Transistoren oder Solarzellen, elektrisch beschreibbare magnetische Speicherbits, oder schaltbare Supraleiter.

Die Forschergruppe kann sich für ihre Aktivitäten auf ein breites Spektrum experimenteller und theoretischer Methoden stützen, die in insgesamt neun eng kooperierenden Teilprojekten eingesetzt werden. Dabei spielt die Anwendung von Röntgenstrahlung für modernste Spektroskopieverfahren eine zentrale Rolle – eine Technik, die in Würzburg eine lange Tradition besitzt.

Zur Homepage der Forschergruppe

Die moderne Festkörperphysik der letzen Jahrzehnte hat bemerkenswerte wechselwirkende Elektronsysteme hervorgebracht, die durch Majorana Teilchen beschrieben werden können. Jüngste experimentelle Erfolge nähren die Hoffnung, dass die Entdeckung von Majorana Teilchen im Festkörperlabor möglich sein kann, und versprechen eine Vielzahl technologisch revolutionärer Anwendungen.

Das Experiment

„Trägt man organische Moleküle auf eine metallische Oberfläche auf, so ist die direkte Bindung zwischen ihnen normalerweise relativ schwach“, erklärt Achim Schöll. „Stattdessen stehen die einzelnen Moleküle hauptsächlich mit ihrer Unterlage in Wechselwirkung.“ Schöll ist Privatdozent am Lehrstuhl für Experimentelle Physik VII der Universität Würzburg und forscht schon seit vielen Jahren an Molekülen, die in der organischen Halbleiterelektronik eingesetzt werden könnten. In seinen jüngsten Experimenten konnte er zeigen, dass die Regel über die geringe gegenseitige Wechselwirkung  nicht immer zutrifft.

Dazu haben die Physiker auf ein metallisches Trägermaterial im  Ultrahochvakuum eine einzelne geordnete Schicht organischer Moleküle aufgebracht, die genau eine einzige Moleküllage dick ist. „Wir haben damit einen quasi-zweidimensionalen Halbleiter, in dem die Anordnung der Moleküle durch die Metallunterlage bestimmt wird“, beschreibt Schöll die Vorgehensweise. So angeordnet, zeigen die organischen Moleküle ein ganz ungewöhnliches Verhalten.

Die Ergebnisse

„Wir konnten nachweisen, dass die Elektronen der organischen Moleküle nun mit ihren Nachbarmolekülen in Kontakt treten – allerdings vermittelt über den metallischen Träger“, erklärt Schöll. Oder anders formuliert: Die Elektronenwolken benachbarter Moleküle bilden einen gemeinsamen Zustand aus, an dem auch das Metall beteiligt ist. Das erleichtert den Austausch von Ladungen und erhöht somit die Leitfähigkeit des organischen Materials. Die Tatsache, dass die Moleküle über den Umweg durch das Metall miteinander „kommunizieren“ sei das Spannende an den Ergebnissen, sagt Schöll.

In ihren Messungen stießen die Physiker auf ein weiteres Phänomen: „Die Stärke dieser Kommunikation ist stark richtungsabhängig“, sagt Schöll. Das heißt, während die zweidimensionale Molekülschicht Ladungen in einer Richtung vergleichsweise gut transportiert, läuft der Transport in anderen Richtungen deutlich schlechter. Ursache dafür ist der innere Aufbau der Moleküle und ihre Anordnung auf der metallischen Unterlage.

Hoher technischer Aufwand

Wie eine fingernagelgroße Metallscheibe sehen die Proben aus, mit denen die Würzburger Physiker arbeiten. Sie herzustellen und zu untersuchen ist allerdings mit einem großen technischen Aufwand verbunden. Um die Schichten in der geforderten Reinheit und Ordnung aufzubauen, ist beispielsweise ein extremes Vakuum - ein so genanntes Ultrahochvakuum - notwendig, in dem nur noch ganz vereinzelt Restgasatome vorhanden sind. Gerade einmal 10 -10 Millibar beträgt der Druck in einer solchen Vakuumkammer, was noch unter dem Druck im erdnahen Weltall liegt.

Hightech kommt auch zum Einsatz, um das Verhalten der Elektronen in der Probe zu verfolgen – winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie heißt das entsprechende Verfahren. Ein Elektronen-Speicherring, also ein Teilchenbeschleuniger, der so genannte Synchrotronstrahlung erzeugt, dient dabei als UV-Strahlungsquelle, mit dessen Hilfe der Einblick in die Nanowelt gelingt.

Die nächsten Schritte

Grundlagenforschung im Bereich der Nanoanalytik sei diese Arbeit, sagt Schöll. Allerdings sei das Verständnis der komplexen Wechselwirkungen zwischen organischen Molekülen und dem metallischen Träger fundamental für zukünftige Anwendungen. Am Ende des Verständnisses sind die Forscher mit der Publikation in Nature Communications noch lange nicht angekommen. In weiteren Versuchen will Schöll jetzt untersuchen, welchen Einfluss eine Kombination verschiedener Moleküle, ein anderes Trägermaterial und eine andere Anordnung der Moleküle auf das Verhalten der Elektronen haben. Mit den Erkenntnissen aus diesen Experimenten ließen sich dann möglicherweise zweidimensionale Netzwerke mit bestimmten elektronischen Eigenschaften maßgeschneidert herstellen.

Substrate-mediated band-dispersion of adsorbate molecular states. M. Wießner, J. Ziroff, F. Forster, M. Arita, K. Shimada, P. Puschnig, A. Schöll & F. Reinert. Nature Communications, DOI: 10.1038/ncomms2522

Kontakt

PD Dr. Achim Schöll, T: (0931) 31-85127, achim.schoell@physik.uni-wuerzburg.de