Mechanismus von Theta-Polarlichtern geklärt

Abb.: Theta-Polarlichter, wie dieses über dem Südpol, tragen ihren Namen aufgrund ihrer Form. (Bild: NASA / R. Fear et al.)

Analyse von Satellitendaten zeigen Bildung eines heißen Plasmas in hohen Breiten über magnetischer Rekonnexion.

Polarlichter lassen sich meist zwischen dem 65. und 70. Breitengrad beobachten. Wie gigantische Lichtvorhänge erhellen sie die Polarnächte, wenn geladene Teilchen des Sonnenwinds in die obere Erdatmosphäre eintreten, mit Sauerstoffatomen wechselwirken und dabei bevorzugt rotes und grünes Fluoreszenzlicht erzeugen. Doch auch in höheren Breiten lassen sich Lichtphänomene beobachten, deren Entstehung bisher nicht eindeutig geklärt werden konnte. Diese Wissenslücke stopfte nun ein internationales Forscherteam auf der Basis von Satellitenbeobachtungen.

Investigation of Correlation Functions in Low-Dimensional Quantum Antiferromagnets by Quantum Monte Carlo Methods

Zusammenfassung: In der vorliegenden Arbeit werden die Eigenschaften von Korrelationsfunktionen in niedrigdimensionalen Quanten-Antiferromagneten mit Hilfe des Quanten-Monte-Carlo-Loop-Algorithmus untersucht. Dabei werden zwei unterschiedliche Typen von Gittermodellen behandelt. Das erste System ist das quantenkritische eindimensionale XXZ-Modell. Die zweite Klasse von Modellen entsteht durch Kopplung des Heisenberg-Modells auf dem Quadratgitter an phononische Freiheitsgrade. Im Fall der quantenkritischen XXZ-Kette werden Zwei-Punkt-Spin- und Dimerkorrelationen mit Hilfe des Loop-Algorithmus berechnet. Ausgehend von aus der konformen Feldtheorie wohlbekannten asymptotischen Ausdrücken für den Abfall der Korrelationen wird der Übergang vom Regime tiefer Temperaturen in den Grundzustand untersucht.

Aufbau eines Tieftemperatur-Kalorimeters und kalorische Messungen an TlCuCl3 und Ca2-xSrxRuO4

Zusammenfassung: Im Rahmen dieser Arbeit ist ein Kalorimeter zur Messung der spezifischen Wärme und des magnetokalorischen Effektes bei Temperaturen zwischen 0.35 K und 60 K und in Magnetfeldern bis 16 Tesla aufgebaut worden. Mit dieser Apparatur wurden Messungen an TlCuCl3 und an den Vertretern Ca1.8Sr0.2RuO4 und Ca1.5Sr0.5RuO4 der Dotierungsreihe Ca2-xSrxRuO4 durchgeführt. Für TlCuCl3 wird eine Bose-Einstein-Kondensation von Magnonen beim Eintritt in eine Hochfeldphase diskutiert. Die Temperaturabhängigkeit des Übergangsfeldes soll in diesem Fall durch ein Potenzgesetz beschrieben werden. Der im Experiment ermittelte Exponent 1.91 ist jedoch deutlich größer als der theoretisch erwartete Wert von 1.5.

Charge separation in contact systems with CdSe quantum dot layers

Abstract: Quantum dot (QD) solar cells are a fast developing area in the field of solution processed photovoltaics. Central aspects for the application of QDs in solar cells are separation and transport of charge carriers in the QD layers and the formation of charge selective contacts. Even though efficiencies of up to 7% were reached in QD solar cells, these processes are not yet fully understood. In this thesis the mechanisms of charge separation, transport and recombination in CdSe QD layers and layer systems were studied. Charge separation was measured via surface photovoltage (SPV) at CdSe QD layers with thicknesses in the range of monolayers. To determine the influence of interparticle distance of QDs and trap states on the surface of QDs on charge separation, QDs with four different surfactant layers were studied. Layers of CdSe QDs were prepared on ITO, Si, SiO2 and CdS by dip coating under inert atmosphere. The layers were characterized by Rutherford backscattering spectrometry, UV-vis spectroscopy, step profilometry and scanning electron microscopy to determine the areal density, the absorption and thickness of CdSe QD monolayers.

Dreidimensionale numerische Modellierung schräger Meteoriteneinschläge

Zusammenfassung: Das Studium von Meteoriteneinschlägen verbessert maßgeblich unser Verständnis der Entwicklungsgeschichte unseres Sonnensystems und seiner Körper sowie der Evolution von Leben.

Die bei einem Einschlag freigesetzte Energie ist proportional zur Größe und Geschwindigkeit des einschlagenden Körpers. Wie viel dieser Energie in den Untergrund übertragen wird, hängt vor allem von dem Einschlagwinkel ab. Dieser beeinflusst auch die Menge und Verteilung des ausgeworfenen Materials sowie die Größe und Form des resultierenden Kraters. Eine quantitative Beschreibung dieser Effekte sowie Untersuchungen, ob der Einschlagwinkel auch den Mechanismus der Kraterentstehung beeinflusst, ist bislang noch nicht erfolgt. Dies zu ändern ist die Hauptmotivation dieser Arbeit, zumal in der Natur nahezu jeder Einschlag unter einem schrägen Winkel erfolgt.