Montag, 05. Dezember 2016


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Schwerpunktprogramm "Topological Insulators: Materials - Fundamental Properties - Devices" (SPP 1666)

(lifePR) (Bonn, ) Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert seit 2013 das Schwerpunktprogramm "Topological Insulators: Materials - Fundamental Properties - Devices" (SPP 1666). Als Laufzeit sind sechs Jahre vorgesehen. Für die zweite Förderperiode ab Juni 2016 wird zur Einreichung von Neu- und Fortsetzungsanträgen aufgerufen.

In Deutschland und den USA gelangen in den Jahren seit 2005 die Entdeckungen des Quanten-Spin-Hall-Effekts und der Topologischen Isolatoren (TI), die eine neue Materialklasse in zwei beziehungsweise drei Dimensionen begründet haben. Topologische Isolatoren sind nur in ihrem Inneren Isolatoren und weisen elektrisch leitende, topologisch geschützte Oberflächenzustände auf. Seit der Einrichtung des Schwerpunktprogramms hat das Gebiet der Topologischen Isolatoren eine weiterhin stürmische Entwicklung genommen mit wichtigen Beiträgen aus dem Schwerpunktprogramm selbst (siehe Highlights auf der unten genannten Webseite). Etwa 30 Materialsysteme sind heute als Topologische Isolatoren bekannt, darunter mehrere mit isolierendem Volumen.

Das Schwerpunktprogramm soll in seiner zweiten Förderperiode weitere wesentliche Fortschritte durch die Bearbeitung der folgenden Aufgabengebiete herbeiführen:

1. Verbesserung existierender TI-Materialien
Die momentan verfügbaren Materialien für 2-D-Topologische Isolatoren (Heterostrukturen von HgTe/Cd1-xHgxTe) zeigen eine sehr kleine Bandlücke, während mehrere 3-D-Topologische Isolatoren mit relativ großer Bandlücke und nunmehr tatsächlich isolierendem Volumen vorliegen. Diese Materialien sollen verbessert werden, um Anwendungen bei Raumtemperatur unter Mitwirkung des ein- beziehungsweise zweidimensionalen Oberflächenzustands zu ermöglichen. Hierzu sind Untersuchungen des Wachstums und der geometrischen und elektronischen Struktur erforderlich.

2. Grundlegende Eigenschaften und Bauelementstrukturen
Die grundlegenden Eigenschaften der TI führen zu vielen außergewöhnlichen elektronischen Merkmalen wie der verbotenen Rückstreuung. Deren Untersuchung ist wesentlich, um Bauelementstrukturen und Messtechniken, insbesondere für spinabhängige Transportphänomene, zu entwickeln, die in zukünftigen elektronischen Bauteilen verwendet werden können. Hierunter fallen auch Hybridstrukturen, beispielsweise TI-Grenzflächen mit Supraleitern oder magnetischen Isolatoren.

3. Neue Materialien und Konzepte
Neue Materialien (zum Beispiel Heusler-Verbindungen, Oxide, Kondo-Isolatoren, Topologische kristalline (Spiegel-)Isolatoren, 3-D-Dirac- und Weyl-Systeme) können die Beschränkungen gegenwärtig bekannter TI-Materialien überwinden helfen sowie weitere neue Eigenschaften mit sich bringen. Innovative Konzepte, beispielsweise zum Nachweis von Majorana-Fermionen mittels TI, sollen entwickelt werden.

Das Schwerpunktprogramm soll die deutschen Arbeitsgruppen auf dem Gebiet der zwei- und dreidimensionalen TI zusammenführen, insbesondere experimentell und theoretisch arbeitende Gruppen. Die Projekte können als Cluster mit zwei oder drei Partnern oder als Einzelprojekt mit Anbindung an andere beantragte Projekte angelegt sein. Nicht gefördert werden Projekte zu Graphen, Metallen und Supraleitern, sofern diese nicht eine Grenzschicht mit einem topologischen Isolator aufweisen und dessen Eigenschaften klar im Vordergrund stehen. Die topologischen Eigenschaften beziehen sich streng auf elektronische Bänder, sodass topologische Aspekte von Skyrmionen und magnetischen Monopolen nicht Teil des Schwerpunktprogramms sein können.

Ein freiwilliges Vernetzungstreffen, bei dem auch Ergebnisse der ersten Förderphase präsentiert werden sollen, ist für Montag, 14. September, bis Mittwoch, 16. September 2015, in Bad Sooden geplant. Weitere Informationen, auch zur Anmeldung, sind der unten genannten Webseite des Schwerpunktprogramms zu entnehmen.

Anträge (in englischer Sprache) für bis zu drei Jahre Förderdauer müssen bis spätestens 4. November 2015 über das elan-Portal der DFG unter der Rubrik Schwerpunktprogramme, Auswahl "SPP 1666", eingereicht werden. Bitte berücksichtigen Sie bei der Antragstellung die aktuellen Versionen des Merkblatts 50.05en (Merkblatt Schwerpunktprogramme) sowie des Leitfadens für die Antragstellung 54.01en. Handelt es sich bei dem Antrag innerhalb dieses Schwerpunktprogramms um Ihren ersten Antrag bei der DFG, berücksichtigen Sie bitte, dass Sie sich vor der Antragstellung im elan-Portal registrieren müssen. Es wird empfohlen, die Registrierung zwei Wochen vor Antragseinreichung vorzunehmen. Ohne vorherige Registrierung ist eine Antragstellung nicht möglich.

Die Begutachtung soll Montag/Dienstag, 15. und 16. Februar 2016, in Berlin erfolgen, unter Mitwirkung der Antragstellerinnen und Antragsteller.

Weiterführende Informationen

Webseite des Schwerpunktprogramms: www.helmholtz-berlin.de/topins
Antragstellung über das elan-Portal der DFG unter: https://elan.dfg.de
Die zu verwendenden DFG-Formulare und Merkblätter sind zu finden unter: www.dfg.de/foerderung/formulare

Für inhaltliche Rückfragen steht Ihnen der Koordinator des Schwerpunktprogramms zur Verfügung:
Prof. Dr. Oliver Rader, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, Elektronenspeicherring BESSY II, Albert-Einstein-Str. 15, 12489 Berlin, Tel. +49 30 8062-12950, rader@helmholtz-berlin.de

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