Zu Gast am HZB: Humboldt-Forschungspreisträger Alexei Gruverman
Humboldt-Preisträger Professor Alexei Gruverman ist für einige Zeit am IFOX-Institut des HZB zu Gast. © privat
Professor Alexei Gruverman wurde im Oktober 2020 mit einem Humboldt-Forschungspreis ausgezeichnet. Wegen der COVID-Pandemie konnte er erst in diesem Jahr nach Deutschland reisen und ist nun für einige Monate zu Gast am Institut "Funktionale Oxide für energieeffiziente Informationstechnologie" am Helmholtz-Zentrum Berlin.
Die renommierte, mit 60.000 Euro dotierte Auszeichnung wird jährlich von der Alexander von Humboldt-Stiftung an herausragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Ausland verliehen, um Kooperationsprojekte mit Forschenden in Deutschland zu fördern.
"Wir freuen uns, Alexei Gruverman am HZB zu begrüßen. Er ist ein weltweit führender Wissenschaftler auf dem Gebiet der nanoskaligen Ferroelektrika. Wir werden unsere Zusammenarbeit mit ihm in mehreren Themenbereichen weiter ausbauen", sagt Prof. Catherine Dubourdieu, Leiterin des Instituts "Funktionale Oxide für energieeffiziente Informationstechnologie" am HZB.
Professor Alexei Gruverman ist Charles-Bessey-Professor am Department of Physics and Astronomy der Universität Nebraska-Lincoln, USA. Seine Forschungsinteressen reichen von statischen und dynamischen Eigenschaften von Eisenwerkstoffen im Nanobereich über elektronische Eigenschaften von polaren Oberflächen bis hin zu elektromechanischen Eigenschaften von Biomaterialien.
Der Humboldt-Forschungspreis würdigt seine herausragenden Forschungsleistungen bei der Untersuchung von physikalischen Phänomenen im Nanobereich in einer Vielzahl von Materialien unter Verwendung verschiedener Methoden der Rastersondenmikroskopie (SPM). Gruverman leistete Pionierarbeit bei der Entwicklung der Piezokraftmikroskopie (PFM), mit der sich nanoskalige Eigenschaften ferroelektrischer Materialien und Strukturen untersuchen lassen. Zu seinen wissenschaftlichen Errungenschaften zählen die Manipulation ferroelektrischer Domänen im Nanomaßstab, die Entwicklung eines Ansatzes für die schnelle Schaltdynamik in ferroelektrischen Kondensatoren, der Nachweis des Tunnel-Elektrowiderstandseffekts in Ferroelektrika und die Untersuchung des elektromechanischen Verhaltens biologischer Systeme im Nanomaßstab. Zu seinen aktuellen Forschungsthemen gehören die Entstehung der ferroelektrischen Ordnung in elektronischen 2D-Materialien und die Erforschung des physikalischen Mechanismus ihrer polarisationsgekoppelten Transporteigenschaften.
Gruverman wird diesen ersten mit dem Humboldt-Forschungspreis verbundenen Aufenthalt in Deutschland am HZB in Berlin und am NamLab in Dresden verbringen.
- BESSY II: Phosphorketten – ein 1D-Material mit 1D elektronischen EigenschaftenErstmals ist es einem Team an BESSY II gelungen, experimentell eindimensionale elektronische Eigenschaften in einem Material nachzuweisen. Die Proben bestanden aus kurzen Ketten aus Phosphoratomen, die sich auf einem Silbersubstrat selbst organisiert in bestimmten Winkeln bilden. Durch eine raffinierte Auswertung gelang es, die Beiträge von unterschiedlich ausgerichteten Ketten voneinander zu trennen und zu zeigen, dass die elektronischen Eigenschaften tatsächlich einen eindimensionalen Charakter besitzen. Berechnungen zeigten darüber hinaus, dass ein spannender Phasenübergang zu erwarten ist. Während das Material aus einzelnen Ketten halbleitend ist, wäre eine sehr dichte Kettenstruktur metallisch.
- Ein innerer Kompass für Meereslebewesen im PaläozänVor Jahrmillionen produzierten einige Meeresorganismen mysteriöse Magnetpartikel von ungewöhnlicher Größe, die heute als Fossilien in Sedimenten zu finden sind. Nun ist es einem internationalen Team gelungen, die magnetischen Domänen auf einem dieser „Riesenmagnetfossilien” mit einer raffinierten Methode an der Diamond-Röntgenquelle zu kartieren. Ihre Analyse zeigt, dass diese Partikel es den Organismen ermöglicht haben könnten, winzige Schwankungen sowohl in der Richtung als auch in der Intensität des Erdmagnetfelds wahrzunehmen. Dadurch konnten sie sich verorten und über den Ozean navigieren. Die neue Methode eignet sich auch, um zu testen, ob bestimmte Eisenoxidpartikel in Marsproben tatsächlich biogenen Ursprungs sind.
- Was vibrierende Moleküle über die Zellbiologie verratenMit Infrarot-Vibrationsspektroskopie an BESSY II lassen sich hochaufgelöste Karten von Molekülen in lebenden Zellen und Zellorganellen in ihrer natürlichen wässrigen Umgebung erstellen, zeigt eine neue Studie von einem Team aus HZB und Humboldt-Universität zu Berlin. Die Nano-IR-Spektroskopie mit SNOM an der IRIS-Beamline eignet sich, um winzige biologische Proben zu untersuchen und Infrarotbilder der Molekülschwingungen mit Nanometer-Auflösung zu erzeugen. Es ist sogar möglich, 3D-Informationen, also Infrarot-Tomogramme, aufzuzeichnen. Um das Verfahren zu testen, hat das Team Fibroblasten auf einer hochtransparenten SiC-Membran gezüchtet und in vivo untersucht. Die Methode ermöglicht neue Einblicke in die Zellbiologie.