Intern
    Fakultät für Physik und Astronomie

    Forschungsbereiche

    Die Fakultät für Physik und Astronomie hat folgende vier Bereiche definiert, in denen die derzeitigen Forschungsaktivitäten weiter entwickelt und neue zukunftsträchtige Gebiete erschlossen werden.

    Quantenphänomene in neuartigen Materialien

    Verschiedene wichtige Eigenschaften moderner Materialien basieren auf mikroskopischen Quantenphänomenen, die besondere makroskopische Merkmale, z. B. hinsichtlich Magnetismus, Supraleitung oder optischer Eigenschaften, verursachen.

    Das grundlegende Verständnis dieser komplexen Eigenschaften stellt eine große Herausforderung für die Physik dar und erfordert die Anwendung und Weiterentwicklung präziser experimenteller Messmethoden und moderner theoretischer Beschreibungsansätze.

    Anhand verschiedener Modellsysteme, die das Bindeglied zwischen Experiment und Theorie darstellen, lassen sich die fundamentalen physikalischen Mechanismen in Detail studieren. Geeignete Modellsysteme erstrecken sich über einen weiten Bereich der kondensierten Materie - von geordneten Oberflächensystemen über hochkorrelierte Grenzflächen bis hin zu nanostrukturierten Materialien.

    Die Fakultät ist in diesen einzelnen Bereichen sehr gut aufgestellt und will in Zukunft die Zusammenarbeit in diesem Schwerpunkt durch die Schaffung einer verbesserten Infrastruktur weiter stärken.

    Angewandte Physik und Physik auf der Nanoskala

    Die Entwicklung von Schaltkreisen mit immer größerer Leistungsfähigkeit auf einer begrenzten Schaltfläche erfordert, zusätzlich zu den klassischen etablierten Konzepten, basierend auf dem Prinzip der gleichmäßigen Verkleinerung der Bauelementen, die Einführung neuer Konzepte.

    In den folgenden Jahren werden elektronische Bauelemente so winzig klein strukturiert werden, dass sie nur mit den Gesetzen der Quantenphysik verstanden werden können. Ein Beispiel dafür sind die so genannten atomaren Schalter.

    Außerdem wird in der zukünftigen Mikroelektronik nicht nur die Miniaturisierung eine wichtige Rolle spielen, sondern auch die erhöhte Schaltgeschwindigkeit. Man strebt dabei den Terahertz-Bereich an. Zukünftige Bauelemente werden den Elektronenspin als Informationsträger ausnutzen.

    Erzeugung, Manipulation und Detektion von Spinströmen in Halbleitern sind Schwerpunkte zahlreicher wissenschaftlicher Aktivitäten an der Fakultät. Quantenpunktlaser, organische Transistoren und Solarzellen stellen weitere Beispiele eines breiten Spektrums dar, die im Forschungsschwerpunkt Angewandter Physik und Physik auf der Nanoskala in Zukunft verstärkt entwickelt und untersucht werden sollen.

    Physik von Raum, Zeit und Materie

    Die Entstehung und Evolution unseres Universums ist eng verknüpft mit der fundamentalen Struktur von Raum, Zeit und Materie. Ein umfassendes Verständnis erfordert das enge Zusammenspiel von Astrophysik, Kosmologie und Elementarteilchenphysik, wie die beeindruckenden Erfolge in der Vergangenheit zeigen.

    Die komplementäre Untersuchung von mathematischen Strukturen, die als Modell für das Universum und die elementaren Teilchenkonstituenten und deren Wechselwirkungen dienen können, liefert weitere befruchtende Impulse.

    Astrophysik und Elementarteilchenphysik befinden sich in einer goldenen Ära. Der Large Hadron Colliders (LHC), neuartige Großteleskope und Satellitenmissionen versprechen in der kommenden Dekade eine Vielzahl richtungsweisender Ergebnisse, die den heutigen Erkenntnisstand in beispielloser Weise erweitern und offene Fragen nach der grundlegenden Physik bei den kleinsten und größten Skalen in unserem Universum beantworten werden.

    Mit dem Forschungsschwerpunkt Raum, Zeit und Materie beteiligt sich die Fakultät an diesem internationalen Programm in Experiment und Theorie.

    Physik der Lebenswissenschaften

    Die Komplexität und die Organisationstiefe lebender Organismen und die daraus resultierenden Eigenschaften üben seit jeher eine enorme Faszination aus. Physikalische Methoden, Prinzipien und Modelle prägen zunehmend den Fortschritt der Lebenswissenschaften.

    Vielfältige neue molekulare Bildgebungsverfahren und Anwendung von Methoden der Nanotechnologie lassen zukünftig revolutionäre Einblicke und gezielte Eingriffe in die komplexen Strukturen und Funktionsmechanismen lebender Systeme erwarten.

    Die theoretischen Untersuchungen zur Struktur und Funktion adaptiver Netzwerke sind wichtige Schritte auf dem Weg zu einem universellen Verständnis biologischer Systeme. Zu einzelnen Biomolekülen und ihren Wechselwirkungen bis hin zu den kooperativen Eigenschaften von genetischen und neuronalen Netzwerken wird die Physik zukünftig zu bedeutenden Erkenntnisfortschritten beitragen können.

    Kontakt

    Fakultät für Physik und Astronomie
    Am Hubland
    97074 Würzburg

    Tel.: +49 931 31-85720
    Fax: +49 931 31-85508
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