Forschung in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Jens Müller

Research Areas in the Group of Prof. Dr. Jens Müller

Forschungsprofil

Wir forschen und lehren auf dem Gebiet der Experimentellen Festkörperphysik, einem der vielfältigsten und – sowohl für Grundlagenforschung als auch für anwendungsorientierte Fragestellungen – bedeutendsten Bereiche der modernen Physik.

Unser Interesse konzentriert sich hauptsächlich auf folgende Themenkomplexe (neueste Ergebnisse finden Sie hier):

Molekulare Metalle

Für gewöhnlich kennt man organische Festkörper, wie zum Beispiel Kunststoffe, als elektrische Isolatoren. In den letzten Jahrzehnten jedoch haben leitfähige organische Materialien ein großes Interesse auf sich gezogen. Unsere Arbeitsgruppe untersucht solche molekularen Metalle, z.B. sog. Ladungstransfersalze, die hervorragende Modellsysteme für die Physik korrelierter, d.h. stark wechselwirkender Elektronen in reduzierten Dimensionen darstellen. Wir interessieren uns insbesondere für die Untersuchung der Dynamik der Ladungsträger in der Nähe von ungewöhnlichen elektronischen, magnetischen und supraleitenden Phasen. Hierfür führen wir nichtlineare sowie zeitaufgelöste Transportmessungen (Fluktuationsspektroskopie) durch.

Magnetische Nanostrukturen

Die Untersuchung magnetischer Nanostrukturen ist einerseits wichtig für das grundlegende theoretische Verständnis von Ferromagnetismus auf kleinen Längenskalen, sowie andererseits im Hinblick auf technische Anwendungen wie magnetische Speichermedien, biologische Sensorik oder auch Spinelektronik („Spintronics“). Wir interessieren uns insbesondere für die Untersuchung kleiner Anordnungen oder gar einzelner magnetischer Mikro-/Nanostrukturen und deren Wechselwirkungen. Hierfür verwenden wir Hall-Sensoren basierend auf Halbleiterheterostrukturen als hochempfindliche, sog. Mikro-Hall-magnetometer, womit sich z.B. die Dynamik von einzelnen magnetischen Domänenwänden bei der Ummagnetisierung ferromagnetischer Materialien studieren lässt. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind lokale, d.h. mikroskopische magnetische Phänomene in Volumenproben.

Weitere Forschungsaktivitäten beinhalten Defektspektroskopie in thermoelektrischen und magnetischen Halbleitern und Halbleiterheterostrukturen sowie Phänomene der elektronischen und magnetischen Phasenseparation in korrelierten Elektronensystemen, z.B. in Systemen, die einen kolossalen Magnetowiderstand (CMR) aufweisen.


Low-Dimensional Molecular Conductors ...

Main organic

Solids consisting of organic molecules (like plastics) usually are electrical insulators. In the last decades, however, electrically conducting organic condensed matter systems have attracted considerable interest. We investigate molecular metals, so-called organic charge-transfer salts, which are unprecedented model systems for studying the physics of correlated, i.e. strongly-interacting, electrons in reduced dimensions. (Figure shows crystal structure and "noise map" of a quasi-two-dimensional organic conductor, in this case a Mott insulator.)

... studied by Fluctuation Spectroscopy

Slowdown1

In particular, we are interested in investigating the dynamics of the charge carriers in the vicinity of electronic, magnetic and superconducting instabilities. To that end, we apply nonlinear and time-resolved transport measurements, as e.g. low-frequency fluctuation (noise) spectroscopy.

Figure shows the critical slowing down of the fluctuations at the Mott metal-insulator transition.


See our recent results.


Magnetic Nanostructures ...

Main magnet

Investigating micro- or nanoscale magnetic structures or particles is on the one hand important for our basic understanding of ferromagnetism on small length scales, and on the other hand in view of technological applications like magnetic data storage, biological sensing or spintronics. We are particularly interested in studying small arrays or even single magnetic micro-/nano-structures and their interactions. (Figure shows the principle of measurement and a CrO2 microcrystal placed on a Hall sensor.)

... studied by Micro-Hall-Magnetometry

Magnano1

To that end, we use Hall sensors based on semiconductor heterostrutures as ultra-sensitive, so-called micro-Hall magnetometers. With such devices, e.g. the dynamics of individual magnetic domain walls in the magnetization reversal process can be investigated. Another field of application is studying local, i.e. microscopic magnetic phenomena in bulk samples.

Figure shows hysteresis of Co nanoisland in a square spin ice configuration.

See our recent results.


Further Research Activities ...

Furtheract

... on semiconductors and semimetals ...

... include defect spectroscopy and nonlinear transport in thermoelectric and magnetic semiconductors, and semiconductor heterostructures as well as phenomena of electronic and magnetic phase separation in correlated electron systems, e.g. materials exhibiting a colossal magnetorestsiance (CMR) effect.

Figure shows percolation model of magnetic polarons as explanation for CMR effect in EuB6.