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Wissenschaftstheoretische Studien, Begriffsbildung, Elementarisierung, Computersimulationen, Untersuchung von Physikunterricht, Astronomie | » WWW | |
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Interdisziplinäre Zusammenarbeit der drei naturwissenschaftlichen Fachdidaktiken (Biologie, Chemie und Physik) sowie der Empirischen Bildungsforschung und der Lehr-Lernpsychologie, die sich - ansetzend an den durch die international vergleichenden Schulleistungsstudien deutlich gewordenen Problemen des naturwissenschaftlichen Unterrichts - auf Forschungsvorhaben konzentriert, die der Verbesserung des Ertrags des naturwissenschaftlichen Unterrichts dienen. | » WWW | |
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| Emeriti und Prof. i.R. | |||
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Elektronische Struktur von Metallen, Oxiden und deren Oberflächen | » WWW | |
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Herstellung metallischer Nanostrukturen und Charakterisierung ihrer strukturellen, elektrischen und magnetschen Eigenschaften | » WWW | |
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Elektronische Struktur von Metallen, Oberflächen und dünnen Schichten; magnetische Eigenschaften; Dichte-Funktional-Theorie; Low-Energy Electron Diffraction (LEED), Photoemission | ||
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| Prof. Dr. Gerhard Heber | |||
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Mößbauerspektroskopie; Struktur und elektronischer Transport magnetischer Vielfachschichten | » WWW | |
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Magnetische Ordnung, Ummagnetisierungsdynamik, Statistische Physik, Phasenübergänge | » WWW | |
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Struktur und Magnetismus von 3d-Übergangsmetall-Verbindungen und Legierungen, Nanopartikel aus der Gasphase | ||
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| Sonderforschungsbereich (SFB 445) | |||
SFB 445 Nanopartikel aus der Gasphase Entstehung, Struktur, Eigenschaften Sprecher: Prof. Dr. A. Lorke
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Nano-Partikel sind ein Teilaspekt im Kanon der Nano-Technologie, und Nano-Partikel aus der Gasphase, die Gegenstand des vorliegenden Sonderforschungsbereiches sind, stellen eine wichtige Eingrenzung der Themenstellung auf die Gasphase als Entstehungs- und Transportraums dar.
Nano-Partikel weisen verglichen mit kompaktem Material reduzierte Abmessungen
in allen drei Dimensionen auf. Dies wird vielfach als Reduzierung der Dimensionen
von 3d in Richtung auf 0d bezeichnet. Wegen des großen Oberfläche-
zu Volumenverhältnisses dominieren Grenzflächeneffekte. Nano-Partikel
weisen deshalb im Gegensatz zum entsprechenden "bulk" neue, sehr interessante
physikalische und chemische Eigenschaften auf.
Pulver aus Nano-Partikeln sind auch die Basis für neuartige Materialien,
wie neue keramische Werkstoffe (nano-composites), neuartige Katalysatoren
oder neue elektrische und magnetische Bauelemente und Sensoren. Es hat
sich gezeigt, daß die Eigenschaften der Nano-Materialien sehr wesentlich
von den Partikeleigenschaften, d. h. von deren Größe, Morphologie,
Oberflächenreinheit, Ladungszustand usw. abhängig sind. Damit
kommen sowohl den Erzeugungsprozessen als auch der Charakterisierung von
Nano-Partikeln große Bedeutung zu. Der Sonderforschungsbereich hat sich zum Ziel gesetzt, die Entstehungsvorgänge von Nano-Partikeln aus der Gasphase im Experiment und in Computersimulationen und Modellrechnungen zu untersuchen, sie hinsichtlich ihrer Morphologie und ihres physikalischen und chemischen Verhaltens zu charakterisieren und die Beziehungen zwischen Partikelstruktur und Partikeleigenschaften herauszuarbeiten. Um dieses Ziel zu erreichen, führt er fachbereichs- und fächerübergreifend verschiedene Forschergruppen zusammen, die über die notwendigen experimentellen und theoretischen Erfahrungen verfügen und die apparativen Voraussetzungen erfüllen. |
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| Sonderforschungsbereich (SFB 491) | |||
SFB 491 Magnetische Heteroschichten: Struktur und elektronischer Transport Sprecher: Prof. Dr. Dr. h.c. H. Zabel
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Heteroschichtstrukturen sind auf Nanometer-Skala künstlich geschichtete und durch wohldefinierte Grenzflächen getrennte Materialien mit neuartigen physikalischen Eigenschaften. Das Ziel des SFB 491 ist es, die physikalischen Grundlagen von solchen Heteroschichtsystemen zu erarbeiten, die ein großes technologisches Potential für Anwendungen in verschiedenen Bereichen der Informations- und Kommunikationstechnologie haben, insbesondere im Bereich der nichtflüchtigen Datenspeicherung, der Magnetfeldsensorik und der Steuerung zukünftiger Datenträger. Zwei Richtungen zeichnen sich bei der internationalen Entwicklung
deutlich ab. Die eine Richtung fokussiert sich auf Nanomagnetismus, die
andere Richtung auf Magneto- bzw. Spinelektronik. Im Bereich des Nanomagnetismus
stehen Fragen der Spinstruktur von Grenzflächen, nanostrukturierten
Streifen und Inseln, Ummagnetisierungsprozesse und Austauschasymmetrie im
Vordergrund. Bei der Magneto- und Spin-Elektronik geht es um den spinpolarisierten
Elektronentransport zwischen ferromagnetischen Kontakten, um die Spininjektion
in Halbleiter und um die Steuerung ballistischer Spins in eindimensionalen
Quantenkanälen. Beide Richtungen, Nanomagnetismus und Magneto- bzw.
Spinelektronik, sind im SFB 491 vertreten, und bilden sich auf die Projektbereiche
A und B ab. |
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| Sonderforschungsbereich (SFB 616) | |||
SFB 616 Energie-Dissipation an Oberflächen
Sprecher: Prof. Dr. M. Horn-von Hoegen
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The transformation of one kind of energy into another kind of energy accompanies all processes in our world, and frequently also propels them. Many of these transformations – like the chemical reactions of catalysts or in sensors, or the mechanical friction or dispersion of charge carriers in microprocessors – take place at the surfaces, or at the interfaces of solid materials. The SFB 616 targets the clarification of these elementary procedures
through the energy dissipation at surfaces. The program of the SFB is broadly
designed and comprises the whole spectrum of stimulation and relaxation from
the eV regime (particle interaction, laser stimulation, reactions and surfaces)
through phonons and friction losses in the meV regime, to the meV area (electromigration). The research sub-groups of the SFB are devided into three sections: Section A: Particles Here, the primary input of energy occurs via the interaction
of clusters, molecules, atoms, or ions with the surface. The amount of
transferred energy ranges from eV to few keV. In projects A1-A5, energy
dissipation processes are studied by means of spectroscopic techniques. The
experiments are not time resolved but quasi-stationary. Section B: Dynamics This section focuses on the dynamic observation of the energy
dissipation process. This requires the excitation of a surface via an ultra-short
laser pulse providing photonenergies of a few eV. Using the pump-probe
technique with a second delayed pulse probes the reaction of the system
upon excitation. In projects B1-B5, diffraction, spectroscopic, and imaging
techniques are used. Section C: Friction This section involves the study of the transport of particles and electrons at surfaces and in thin layers, particularly the energy dissipation due to both mechanical friction as well as electronic friction due to scattering at the surface and interfaces. Also, the elementary processes of materials transport (electromigration and wear) will be studied. In projects C1-C4, spectroscopic and imaging techniques are used. |
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| Sonderforschungsbereich (SFB / TR12) | |||
SFB / TR12 Symmetries and Universality in Mesoscopic Systems
Sprecher: Prof. Dr. Alexander Altland
Stellvertreter: Prof. Dr. Martin Zirnbauer
Stellvertreter: Prof. Dr. Alan Huckleberry
Sekretariat: Frau Heike Sahm
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Mesoscopic systems, being situated at the boundary between the quantum and classical worlds, exhibit spectral and transport properties that obey universal laws controlled by symmetry. On mesoscopic scales, classical chaos leads to structural stability, and the dynamics of the relevant observables is influenced by disorder; quantum mechanical coherence has not yet been obliterated by thermal and dissipative effects; and interactions between the constitutive degrees of freedom need not be hidden in mean fields. Guided by the concept of symmetry classes and its recently
discovered extension, it is the purpose of the SFB/TR to explore the domain
of mesoscopic phenomena for fermionic and bosonic systems, and to firmly
establish the mechanisms underlying universality. The mathematical objects
basic to this endeavor are symmetric spaces of compact and non-compact type
and their generalizations in the category of supermanifolds, whose geometry,
analysis and field theory is to be developed. To make the connection with
the quasiclassical physics of short wave lengths, our research proposal
complements the spectral analysis of deterministic and stochastic operators
by investigations of (i) the geometry of the associated dynamical systems,
(ii) the semiclassical asymptotics emerging from trace formulas, and (iii)
limit phenomena in the representation theory of Lie groups. Random matrix
theory will play an important role in the stochastic modeling of universal
behavior.
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| Forschergruppen | |||
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Naturwissenschaftlicher Unterricht in Essen Sprecher: Prof. Dr. Hans E. Fischer Tel: +49 (0)201 183 4644 |
In interdisziplinärer Zusammenarbeit der drei naturwissenschaftlichen Fachdidaktiken (Biologie, Chemie und Physik) sowie der Empirischen Bildungsforschung und der Lehr-Lernpsychologie wird sich die Gruppe – ansetzend an den durch die international vergleichenden Schulleistungsstudien deutlich gewordenen Problemen des naturwissenschaftlichen Unterrichts – auf Forschungsvorhaben konzentrieren, die der Verbesserung des Ertrags des naturwissenschaftlichen Unterrichts dienen. Die Forschergruppe wird sich dabei auf fünf Problemkomplexe konzentrieren: auf die Konzeption der naturwissenschaftlichen Grundbildung, auf die horizontale und vertikale Dimension der inhaltlichen Vernetzung, auf die Unterrichtsmethoden, auf den Stellenwert des naturwissenschaftlichen Unterrichts sowie auf die Lehrerbildung. In einer ersten Phase von drei Jahren wird es zunächst darum gehen, vorwiegend deskriptiv orientierte Forschung zur weiteren Klärung der so offenkundig gewordenen Probleme und ihrer Bedingungsgefüge voranzutreiben. In einer zweiten Phase von weiteren drei Jahren sollen die gewonnenen Erkenntnisse in konkrete Interventionsansätze umgesetzt und empirisch erprobt werden. In einer dritten Phase von dann noch zwei Jahren sollen schließlich die Ergebnisse der präskriptiv orientierten Interventionsforschung zu Implementationsforschung in der ersten und zweiten Phase der Lehrerbildung sowie in der Lehrerfortbildung führen. Die Verbindung der Arbeit der Forschergruppe mit einer einzurichtenden Nachwuchsgruppe und mit einem Graduiertenkolleg soll zugleich einen Beitrag dazu leisten, die Basis der empirisch orientierten Forschung zu verbreitern und die Ausbildung von Nachwuchs zu verstetigen. Am Lehrstuhl für Lehr-Lernpsychologie sind zwei Projekte
der Forschergruppe angesiedelt. Das eine Projekt (Projekt Lernprozesse)
behandelt den Regulationsprozess beim experimentellen Lernen und Problemlösen
in physikalischen Inhaltsbereichen. Das zweite Projekt (Projekt Visualisierung)
untersucht den Einfluss selbstgenerierter und vorgegebener Bilder beim
Lernen mit Texten aus dem Fach Chemie. |
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| Graduiertenkollegs | |||
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Nanotronics - Photovoltaik und Optoelektronik aus Nanopartikeln Sprecher:
Nanoparticle Process Technology |
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Naturwissenschaftlicher Unterricht in Essen Sprecherin: Prof. Dr. Elke Sumfleth Institut für Didaktik der Chemie |
Das Forschungsprogramm des Graduiertenkollegs Naturwissenschaftlicher Unterricht entspricht dem Forschungsprogramm der gleichnamigen Forschergruppe und zielt darauf ab, die Probleme des naturwissenschaftlichen Unterrichts auf den Ebenen der individuellen Schülerinnen und Schüler (instruktionspsychologische Orientierung), auf der Ebene des Unterrichts (fachdidaktische Orientierung) und auf der Ebene der Schule und des Schulsystems (Bildungsforschungs-Orientierung) zu untersuchen. Die Dissertationen der Stipendiaten werden sowohl in theoretischer als auch in forschungsmethodischer Hinsicht eng an die Forschergruppenprojekte gebunden. Ziel des Studienprogramms ist es, die Kollegiaten durch Methodenkurse, Workshops, Doktorandenkolloquien und Forschungsseminare zu befähigen, theoriegeleitete empirische Forschung auf methodisch hohem Niveau zu betreiben, die geeignet ist, die Praxis des naturwissenschaftlichen Unterrichts mittel- bis langfristig zu verbessern. In das Studienprogramm sind nationale und internationale Experten integriert, und es werden dreimonatige Auslandaufenthalte in einschlägigen Forschergruppen angestrebt. |
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| EU-Projekte | |||
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Multifunctional Ceramic Layers with High Electromagnetoelastic Coupling in Complex Geometries (MULTICERAL) Participant: Prof. Dr. W. Kleemann |
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Nano-engineered magnetic materials for spintronics and magnetologic applications Coordinator: Prof. Dr. M. Farle |
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