Moleküle, Cluster, Plasmen (MCP)

Moleküle, Cluster, Plasmen (MCP)

Im Mittelpunkt der grundlagenorientierten Vertiefungsrichtung Moleküle, Cluster und Plasmen steht der strukturelle Aufbau und das dynamische Verhaltens von Materie. Insbesondere quantenmechanische Effekte (z.B. Zustandsquantisierung, Austauschwechselwirkung, Auswahlregeln, Interferenz- und Kohärenzphänomene von Materiewellen, Tunneln) spielen für die Erklärung (und Analyse) der Physik auf atomaren Skalen eine wichtige Rolle und werden detailliert behandelt.

Das Spektrum der betrachteten Systeme reicht von Elementarteilchen über Atome, Moleküle und Cluster bis hin zu Nanoteilchen und dichten Plasmen. Kurz gesagt - aus verschiedenen Blickwinkeln wird der fundamentalen Frage nach den mikroskopischen Ursachen der statischen und dynamischen Eigenschaften von Materie nachgegangen. Den Studierenden werden dabei Verbindungen zwischen der elektronischen und molekularen Struktur und den resultierenden physikalischen, optischen, chemischen und magnetischen Eigenschaften aufgezeigt.

Neben spezifischen Kenntnissen und Methoden zur Beschreibung und Analyse der verschiedenen Systeme werden anspruchsvolle systemübergreifende Konzepte der Quanten- und Vielteilchenphysik, Ultrakurzzeitdynamik und Licht-Materie-Wechselwirkung vermittelt. Weiterführende wissenschaftliche Themen zur Struktur und Dynamik von Atomen, Molekülen, Clustern, Oberflächen und dichten Plasmen bis hin zu Fragen der Astro- und Planetenphysik sowie Bezüge zu aktuellen technologischen Entwicklungen werden beleuchtet.

Kernthemen

  • Atom- und Molekülphysik
  • Physik von Clustern und Nanostrukturen
  • Physik dichter Plasmen und Diagnostik
  • Vielteilchenphysik für Quantensysteme
  • Energietransport und Quantendynamik in molekularen Systemen
  • Licht-Materie-Wechselwirkung in intensiven Laserfeldern
  • Astro- und Teilchenphysik

Eine detaillierte Übersicht der Module befindet sich im  Modulhandbuch.

Verknüpfungen

Eine integrierende Klammer über die Kernthemen bilden die Methoden und Perspektiven, die sich durch moderne Strahlungsquellen zur Anregung ultraschneller Prozesse sowie zur Präparation und Analyse von Systemeigenschaften ergeben. Daher sind in Verknüpfung mit der Vertiefungsrichtung „Photonik“ auch Methoden der Laserphysik und Anwendungen hochmoderner Strahlungsquellen wie optischer Femtosekundenlaser und Freie-Elektronen-Laser Bestandteil der Studieninhalte.´

Das grundlegende Verständnis und die Verknüpfung der strukturellen und dynamischen Eigenschaften von Materie sind wesentlich für weiterführende Anwendungen. Dies gilt für die Entwicklung von molekularen Materialien und neuen Konzepten für die Photonik bzw. nichtlineare Optik, aber auch für spektroskopische Methoden in der Atmosphärenforschung. Damit ergeben sich vielfältige Anknüpfungspunkte zu Themen der anderen Vertiefungsrichtungen. Diese thematischen Schnittmengen bilden sich in der Zuordnung der Vertiefungsmodule ab, siehe Modulhandbuch.

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