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UNIVERSITÄT LEIPZIG

 Forschungsbericht
 

Fakultät für Physik und Geowissenschaften

 

Dekan

 

Prof. Dr. Jörg Kärger

Sitz

Linnéstraße 5, 04103 Leipzig

Telefon: (03 41) 97 32 400
Telefax: (03 41) 97 32 499
E-Mail: dekan@physik.uni-leipzig.de
 


Zur Forschungstätigkeit an der Fakultät


Forschungstätigkeit an der Fakultät

Habilitationen und Promotionen / Vorjahre

Berichte der Institute und Einrichtungen


Berichte der Institute und Einrichtungen


Institut für Theoretische Physik

Institut für Experimentelle Physik I

Institut für Experimentelle Physik II

Institut für Meteorologie

Institut für Geophysik und Geologie

Institut für Geographie

Bereich Didaktik der Physik

Sonderforschungsbereich 294

Innovationskolleg


Forschungstätigkeit an der Fakultät


Die Fakultät für Physik und Geowissenschaften kann wiederum auf ein erfolgreiches Forschungsjahr 1998 zurückblicken. Dabei ist der fakultätsübergreifende und stark interdisziplinär orientierte Charakter der Arbeiten besonders zu betonen, der in gleichem Maße die komplexen Forschungsschwerpunkte als auch zahlreiche Einzelprojekte und Forschungsvereinbarungen betrifft. Eine größere Zahl von Projekten besitzen eine enge Verbindung zur Region und zu überregionalen Schwerpunkten im Freistaat Sachsen.

Komplexe Forschungsschwerpunkte der Fakultät sind:



Sonderforschungsbereich „Moleküle in Wechselwirkung mit Grenzflächen"

Sonderforschungsbereich SFB 294 „Moleküle in Wechselwirkung mit Grenzflächen" (Sprecher: Prof. Dr. D. Michel)

Wichtige Prozesse in Natur und Technik, an denen Moleküle oder molekulare Systeme beteiligt sind, werden durch Grenzflächen kontrolliert. Grenzflächen beeinflussen Struktur und Dynamik von Einzelmolekülen und deren Reaktionsverhalten, verändern die kooperativen Eigenschaften von partiell geordneten Systemen oder grenzen die Funktionssumme in makromolekularen Systemen ab. Viele Probleme der Mikrostruktur sind noch nicht erkannt beziehungsweise nicht gelöst. Das Anliegen des Sonderforschungsbereiches ist die Klärung des Einflusses von Grenzflächen auf die Eigenschaften von Molekülen und molekularen Systemen. Bei den festen Grenzflächen steht das Verhalten der Moleküle (Struktur, lokale Dynamik, Diffusivität, Transporteigenschaften, Reaktivität) im Vordergrund. Modelle der Dynamik und des Transportverhaltens werden in Verbindung zwischen experimentellen und theoretischen Untersuchungen (molekulardynamische und Monte-Carlo-Simulationen) geprüft. Die Wechselwirkung von Molekülen mit aktiven Zentren an Festkörperoberflächen ist Grundlage des Verständnisses der Reaktivität von Molekülen im Zusammenhang mit der heterogenen Katalyse. Bei der Wechselwirkung von „weicher" Materie mit Grenzflächen und bei fluiden Systemen spielt auch die Rückwirkung der Moleküle auf das Verhalten der grenzflächennahen Region eine wichtige Rolle. Gegenstand der Arbeiten ist auch die Synthese von neuen und zukunftsträchtigen Materialien.

Das Forschungsprogramm ist in die Projektbereiche Struktur und Ordnung, Reaktion, Relaxation und Transport sowie Theorie und Simulation untergliedert. Beteiligt sind die Institute für Experimentelle Physik I und II, das Institut für Theoretische Physik, das Institut für Technische Chemie (Fakultät für Chemie und Mineralogie), das Institut für Medizinische Physik und Biophysik (Medizinische Fakultät).

Besondere Bemühungen im Berichtszeitraum galten

  • der Vergrößerung des experimentellen Methodenspektrums, insbesondere in Richtung auf oberflächensensitive Verfahren und die Verbesserung der rechen-technischen Basis durch Anschaffung neuer Hard- und Software,

  • der Verstärkung theoretischer Untersuchungen und ihrer Verflechtung mit experimentellen Arbeiten sowie

  • der Vertiefung und der Erweiterung von Kooperationsbeziehungen, insbesondere mit SFB-externen wissenschaftlichen Einrichtungen in Leipzig.

Im Rahmen einer von Mitgliedern des SFB organisierten Satellitenkonferenz über „Magnetic Resonance on Zeolites and Related Materials" (27.7.-1.8.98) zur 29th AMPERE und 13th ISMAR International Conference, Berlin 1998, wurden Ergebnisse aus dem Forschungsprogramm des SFB vorgestellt. Vom 7. bis 9.10.99 wurde ein Symposium des Sonderforschungsbereiches zum Thema: „Moleküle in einschränkender Geometrie: Von der Grenzfläche zum Mikroreaktor" durchgeführt, an dem namhafte Gäste aus der Bundesrepublik Deutschland und dem Ausland teilnahmen. Dieses Symposium diente auch der längerfristigen Vorbereitung des Fortsetzungsantrages für den SFB, der 1999 vorgelegt werden soll.



Innovationskollegs

Innovationskolleg INK 24/A1-1 „Phänomene an den Miniaturisierungsgrenzen" (Sprecher: Prof. Dr. W. Grill)

Das Innovationskolleg umfaßt Beiträge aus den Instituten für Experimentelle Physik II und I, der Fakultät für Chemie und Mineralogie (Institute für Physikalische und Theoretische Chemie und für Anorganische Chemie), der Medizinischen Fakultät (Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung) und dem Institut für Oberflächenmodifizierung e.V. Leipzig. Forschungsgegenstand ist die fachübergreifende Aufklärung und Nutzung von Veränderungen wesentlicher Eigenschaften beim Übergang zu Strukturen im Grenzbereich der Miniaturisierung. Ausgehend von der Festkörperphysik mit wechselseitig unterstützenden Bezügen zu den Materialwissenschaften, der Chemie, Biologie und Medizin werden miniaturisierungsbedingte Änderungen der Eigenschaften im Bereich der Mechanik, der Optik, des Ladungstransports sowie des ferroelektrischen und magnetischen Verhaltens untersucht. Die grundlagenorientierte Aufklärung von Effekten, die durch Materialstrukturierungen bis hin zu atomaren Dimensionen hervorgerufen werden, wird in Verbindung mit der Verbesserung präparativer, analytischer und meßtechnischer Methoden im Grenzbereich der Miniaturisierung für anwendungsorientierte Entwicklungen genutzt. Dazu gehören optoelektronische Halbleiterstrukturen, mikromechanische Stellelemente und Sensoren, molekulare Filme und Dünnschichten für spezielle Funktionen sowie mikroskopische Verfahren im biologisch-medizinischen Bereich.

Darüber hinaus besteht eine enge Zusammenarbeit des Instituts für Experimentelle Physik I mit dem Innovationskolleg „Chemisches Signal und biologische Antwort" (Sprecher: Prof. Dr. P. Welzel, Fakultät für Chemie und Mineralogie). Wissenschaftliches Ziel des Innovationskollegs ist, zum Verständnis von Wechselwirkungen zwischen Wirkstoffen (chemischen Signalen) mit ihren Zielstrukturen (Targets), denen in aller Regel hochselektive Erkennungsmechanismen zugrundeliegen, beizutragen.



Graduiertenkollegs

Graduiertenkolleg „Quantenfeldtheorie: Mathematische Struktur und Anwendungen in der Elementarteilchen- und Festkörperphysik" (Sprecher: Prof. Dr. B. Geyer)
Das Forschungsprogramm des Graduiertenkollegs ist in die Themenkomplexe Mathematische Struktur der Quantenfeldtheorie, Quantenfeldtheorie der Elementarteilchen und Quantenfeldtheorie des Festkörpers untergliedert und umfaßt 9 Teilprojekte. An der Arbeit beteiligt sich neben dem Institut für Theoretische Physik (federführend) die Fakultät für Mathematik und Informatik. Es besteht eine enge Kooperation mit dem Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften Leipzig. Diese Arbeiten sind in das Naturwissenschaftlich-Theoretische Zentrum des Zentrums für Höhere Studien der Universität eingebunden, an dessen Arbeit das Institut für Theoretische Physik sehr maßgeblich beteiligt ist.

Graduiertenkolleg „Physikalische Chemie der Grenzflächen" (Sprecher: Prof. Dr. R. Szargan, Fakultät für Chemie und Mineralogie)
Die Institute für Experimentelle Physik I und II sind an den Arbeiten dieses Graduiertenkollegs beteiligt, das federführend an der Fakultät für Chemie und Mineralogie bearbeitet wird. Das Ziel des Kollegs besteht darin, ein interdisziplinär angelegtes Qualifizierungsvorhaben zu verwirklichen, das einer größeren Zahl von Doktoranden auf der Grundlage eines komplexen Forschungsprogrammes die Promotion ermöglicht. Bearbeitungsschwerpunkte sind Grenzflächen poröser Festkörper, Halbleitergrenzflächen und Fluidgrenzflächen.



Institut für Meteorologie

Das Institut für Meteorologie engagiert sich in den Forschungsschwerpunkten Klima der Städte, Wasserhaushalt in Einzugsgebieten von regionaler Skala im großräumigen Umfeld, Wolken- und Niederschlagsmodelle in Regionalmodellen, natürliche Klimavariabilität unter Einschluß der Rolle des Ozeans und Anregung und Ausbreitung großskaliger Strömungssysteme in Ozean und Atmosphäre. Dabei kommen Fernerkundungsverfahren vom Boden und von Satelliten aus, in-situ-Experimente, konzeptionelle und Simulationsmodelle zum Einsatz. Eine enge Zusammenarbeit erfolgt mit dem Institut für Informatik der Universität Leipzig, dem Institut für Troposphärenforschung Leipzig und dem Geoforschungszentrum Potsdam.



Institut für Geophysik und Geologie

Die Forschung am Institut für Geophysik und Geologie konzentriert sich auf die drei Themenkreise Physik der Erde, der sich mit globalen geophysikalischen Feldern und dem Aufbau des Erdkörpers befaßt und Beiträge zur Prognose von Erdbeben und Vulkanausbrüchen liefert, Ingenieur- und Umweltgeophysik, in dem Baugrund, Bergbaufolgen und Altlasten untersucht werden, sowie Geologie und Paläontologie des Quartärs und Tertiärs, der sich der in den jüngsten Erdzeitaltern manifestierten Strukturen und deren Auswirkung auf die Jetztzeit widmet. Eine enge Zusammenarbeit findet regional mit dem Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle und überregional mit dem Geoforschungszentrum Potsdam, der Bergakademie Freiberg, dem Sächsischen Landesamt für Geologie und der Universität Halle statt.



Institut für Geographie

Gegenstand der Forschung des Instituts für Geographie sind raumbezogene Strukturen und Prozesse im Lebensmilieu des Menschen. Mit gesellschafts- und naturwissenschaftlichen Methoden werden unter integrativen Gesichtspunkten die durch natürliche Prozesse und die Tätigkeit des Menschen verursachten räumlichen Veränderungen erforscht, bewertet und prognostiziert. Die Arbeitsgebiete sind die Physische Geographie / Geoökologie, die Anthropogeographie, die Regionale Geographie und die Raumplanung sowie die Geoinformatik und Geofernerkundung. Von besonderer Bedeutung ist die Zusammenarbeit mit dem Institut für Länderkunde Leipzig und dem Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle.



Forschungsförderung und Kooperation

Zahlreiche Forschungsvorhaben der Fakultät werden im Rahmen verschiedener Förderprogramme unterstützt, wie Projekte der Europäischen Union, Schwerpunktprogramme der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Programme des Bundesministeriums für Bildung und Forschung und Programme des Freistaates Sachsen. Unter Berücksichtigung von zahlreichen Projekten im Normalverfahren der DFG wurden in der Fakultät im Jahre 1998 insgesamt 209 Forschungsprojekte bearbeitet. In dieser Zahl sind auch viele Projekte enthalten, die auf Verträgen mit Städten und anderen kommunalen Verwaltungen im Freistaat Sachsen und darüber hinaus mit Industriebetrieben beruhen.

Die wichtigsten Kooperationspartner im Bereich außeruniversitärer Forschungseinrichtungen sind (in Klammern die kooperierenden Institute):

  • Institut für Länderkunde (Institut für Geographie),

  • Institut für Oberflächenmodifizierung Leipzig (Institute für Experimentelle Physik I und II),

  • Institut für Troposphärenforschung Leipzig (Institut für Meteorologie),

  • Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften Leipzig (vorrangig Institut für Theoretische Physik),

  • Max-Planck-Institut für Neuropsychologische Forschung (Institute für Experimentelle Physik I und II) und

  • Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle (Institute für Experimentelle Physik I und II, für Geophysik und Geologie und für Geographie).

Der Fakultät ist es gelungen, durch erfolgreiche Anträge im Rahmen des HBFG-Verfahrens die experimentelle Grundausstattung weiterhin zu verbessern. Die große Unterstützung dabei durch die Universität Leipzig (Dezernat 5) und durch das Sächsische Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst wird mit großem Dank hervorgehoben.



Baumaßnahmen

Behindernd für Lehre und Forschung wirkt sich die starke Verzögerung beim Abschluß der (langjährigen) baulichen Rekonstruktionsmaßnahmen des Institutsgebäudes Linnéstraße 5 (Institute für Experimentelle Physik I und II) aus. In den Instituten für Geophysik und Geophysik und für Geographie gibt es intensive Bemühungen zur schrittweisen Verbesserung der räumlichen Situation. Für die weitere bauliche Entwicklung wurde eine „Bauliche Entwicklungskonzeption der Fakultät für Physik und Geowissenschaften" erarbeitet und beschlossen.



Publikationen

Mit 409 im Druck erschienenen Publikationen (darunter Originalarbeiten in Zeitschriften mit Gutachter-System bzw. in international erfaßten Monographien) ist wiederum eine hohe Zahl an Veröffentlichungen zu verzeichnen, die als Beleg für die Leistungsfähigkeit der Fakultät dienen kann.

Das umfangreiche Forschungsspektrum der Fakultät umfaßt die im folgenden angegebenen Gebiete, gegliedert nach Instituten und Abteilungen:



Institut für Theoretische Physik

Institut für Theoretische Physik (Direktor: Prof. Dr. A. Kühnel)

  • Quantenfeldtheorie (Leiter: Prof. Dr. G. Rudolph)
    Die Untersuchungen zur relativistischen Quantenfeldtheorie beschäftigen sich mit den Wechselwirkungen von Teilchen im Rahmen allgemeiner Eichtheorien und unter äußeren Einflüssen, insbesondere mit harten hadronischen Prozessen und Renormierungseffekten, sowie den Grundzustandsenergien und dem Casimir-Effekt. Gegenstand der Arbeiten der Mathematischen Physik sind die mathematische Struktur und Dynamik von Modellen der Quantentheorie der Eichfelder und der Unifizierung der fundamentalen Wechselwirkungen.

  • Computerorientierte Quantenfeldtheorie (Leiter: Prof. Dr. W. Janke)
    In der nichtrelativistischen Quantenfeldtheorie des Festkörpers werden Computersimulationen von Phasenumwandlungen und kritischen Phänomenen vorgenommen und die Physik weicher Materie sowie der Quanten-Halleffekt erforscht.

  • Theorie der kondensierten Materie (Leiter: Prof. Dr. A. Kühnel)
    Die Arbeiten auf dem Gebiet der Theorie der kondensierten Materie erfolgen in zwei Bereichen. Im Teilgebiet Strukturbildung werden Forschungen zu rauschinduzierten Phänomenen, zur Strukturbildung in Flüssigkristallen, zur multifraktalen Charakterisierung ungeordneter Systeme, zur nichtlinearen Dynamik biologischer Systeme und zum Immunsystem vorgenommen. Innerhalb des Teilgebietes Starke Elektronenkorrelationen werden die Hochtemperatur-Supraleitung, Spinkorrelationen, Ladungstransport, Symmetrien der Supraleitung, Paarbildung und stark gekoppelte Elektron-Phonon-Systeme untersucht.

  • Theorie der Elementarteilchen (Leiter: Prof. Dr. K. Sibold)
    Arbeiten zur Theoretischen Elementarteilchenphysik werden vor allem auf den Gebieten der Quantenfeldtheorie der Elementarteilchen, der Renormierung des Standardmodells, zu supersymmetrischen Theorien, zur Quantenchromodynamik und zur Gittereichtheorie durchgeführt. Im Zusammenhang mit Experimenten an Großbeschleunigeranlagen werden theoretische Untersuchungen zu Strukturfunktionen von Hadronen durchgeführt und Programme zur Simulation hadronischer Streuprozesse entwickelt.

  • Statistische Physik (Leiter: Prof. Dr. C. Borgs, z. Zt. beurlaubt / Doz. Dr. U. Lindner)
    Wechselwirkende Vielteilchensysteme werden mit statistischen und quantenfeldtheoretischen Methoden untersucht.

  • Moleküldynamik/Computersimulation (Leiter: Prof. Dr. R. Haberlandt)
    Strukturelle Daten, thermodynamische Größen, das Phasenverhalten und die Transportkoeffizienten spezieller Vielteilchensysteme und ihre Abhängigkeit von inter- und intrakristalliner Wechselwirkung und der Struktur der Moleküle und Grenzflächen werden mittels molekularer Methoden der Statistischen Physik sowie der Perkolationstheorie und der Computersimulation erforscht. Die Theorie wird hinsichtlich der Berücksichtigung von nichtlinearen Effekten und des Nichtgleichgewichtsverhaltens weiterentwickelt. Berücksichtigt wird die Kopplung verschiedener molekularer Vorgänge wie Mischung, Adsorption, Beweglichkeit, Benetzung, chemische Reaktion, Selbstdiffusion und Transportdiffusion.



Institut für Experimentelle Physik I

Institut für Experimentelle Physik I (Direktor: Prof. Dr. F. Kremer)

  • Physik der Biomembranen (Leiter: Prof. Dr. M. Lösche)
    Gegenstand der Forschungsarbeiten ist die physikochemische Charakterisierung von biologischen Membranen. Sowohl Grundlagenaspekte der molekularen Biophysik als auch anwendungsbezogene Fragestellungen (einschließlich Problemen der Biotechnologie) werden bearbeitet. Die Physik der molekularen Selbstorganisationsprozesse wird an Modellmembranen untersucht. Im Mittelpunkt stehen Fragen der Wechselwirkung zwischen den Membranen, der Membranarchitektur und der molekularen Erkennungsprozesse, die Biofunktionalisierung von Festkörperoberflächen sowie die Struktur und Dynamik quasi-zweidimensionaler Gele und Polymer-Multischichten. Der Probencharakterisierung dienen spektroskopische Verfahren, Streumethoden, mikroskopische Techniken und die Kalorimetrie.

  • Grenzflächenphysik (Leiter: Prof. Dr. J. Kärger)
    Die Erforschung der Wechselwirkung von Molekülen mit Festkörperoberflächen, insbesondere mit der inneren Oberfläche mikro- und mesoporöser Festkörper, steht im Mittelpunkt der Arbeiten. Untersucht werden Anordnung, Struktur, Transportprozesse und Reaktivität von Molekülen in Abhängigkeit von dem sie umfassenden Festkörper (vor allem Zeolithe). Als experimentelle Methoden dienen die kernmagnetische Resonanz, insbesondere die Pulsed-Field-Gradient (PFG)-NMR und die hochauflösende Festkörper-NMR, die Infrarot-Spektroskopie und die Interferenzmikroskopie. Die Forschungsarbeiten sind bei einer Vielzahl technischer Prozesse wie energiesparende und umweltverträgliche Stofftrennung und -veredlung, der Entwicklung von Funktionsmaterialien und der Lagerstättenerkundung von unmittelbarer praktischer Bedeutung. Eigene apparative Arbeiten konzentrierten sich auf den Aufbau eines weiteren PFG-NMR-Spektrometers.

  • Physik anisotroper Fluide (Leiter: Prof. Dr. F. Kremer)
    Ziel der Arbeiten ist die Erforschung der Struktur und Dynamik supramolekularer Anordnungen, wie sie von Flüssigkristallen, niedermolekularen und polymeren Verbindungen gebildet werden. Diese Systeme besitzen einen hohen Grad an Kooperativität, der sich in der Ausbildung von molekularen Überstrukturen u. kollektiven Relaxationsdynamik niederschlägt. Als Untersuchungsmethoden werden dielektrische Spektroskopie (im Frequenzbereich von 0,001 Hz bis 10 GHz), magnetische Kernresonanzspektroskopie, Kraftmikroskopie, Oberflächen-Kraftmessung und Polarisationsmikroskopie eingesetzt. An Flüssigkristallen werden Relaxationsprozesse untersucht. Diese Arbeiten finden u.a. bei der Displayherstellung technische Anwendung.

  • Polymerphysik (Leiter: Prof. Dr. D. Geschke)
    Polymere mit flüssigkristallinen Eigenschaften sowie Block-Coplymere werden mit dem Ziel der Applikation neuer Polymersysteme untersucht. Hierzu dienen NMR-Verfahren, die Lichtstreuung, Ellipsometrie, Röntgenstreuung, die Laser-Intensitäts-Modulations-Methode sowie die Methode der thermostimulierten Depolarisation. Besonderes Interesse gilt den Ordnungs- und Orientierungsphänomenen sowie den dynamischen Prozessen in partiell geordneten und fluiden Systemen, der gezielten Steuerung der Strukturbildung in dünnen Schichten aus Funktionspolymeren unter dem Einfluß äußerer mechanischer, elektrischer und magnetischer Felder, der Untersuchung der Polarisationsverteilung sowie der Struktur und Dynamik von Makromolekülen in Wechselwirkung mit Grenzflächen.



Institut für Experimentelle Physik II

Institut für Experimentelle Physik II (Direktor: Prof. Dr. W. Grill)

  • Physik dielektrischer Festkörper (Leiter: Prof. Dr. D. Michel)
    Der Schwerpunkt der Arbeiten liegt bei der Erforschung der Struktur und Dynamik von Festkörpern, insbesondere von Eigenschaften dielektrischer Festkörper, wie strukturelle Phasenübergänge, glasartiges Verhalten, Phänomene an den Miniaturisierungsgrenzen und Grenzflächen. Hauptanliegen ist die Aufklärung der mikroskopischen Natur von Phasenübergängen in Festkörpern mit kommensurabel und inkommensurabel modulierten Strukturen und mit ferroelektrischen und ferroelastischen Phasen. Untersucht wird die elektronische und räumliche Struktur, die Dynamik von Molekülen in Wechselwirkung mit Oberflächen poröser Festkörper (Zeolithe) sowie Struktureigenschaften von Systemen mit Nanometerdimensionen. Eingesetzt werden Verfahren der kernmagnetischen und elektronenparamagnetischen Resonanz sowie dielektrische Methoden. Eigene apparative Arbeiten konzentrierten sich auf die Entwicklung eines Impuls-Zusatzes für die ESR-Spektroskopie im Q-Band.

  • Halbleiterphysik (Leiter: Prof. Dr. K. Kreher)
    Die optischen Eigenschaften von III-V-Halbleitern (wie z.B. GaAs und ihren Mischkristallen), vor allem von mikro- und nanostrukturierten Systemen und atomaren Einzelschichten, werden untersucht. Diese Strukturen weisen zum Teil wesentlich neue, quantenmechanisch bedingte Eigenschaften auf. Die Erforschung der Wachstums-Struktur-Eigenschaften stellt ein grundlegendes Anliegen dar. Diese Materialien besitzen in der Optoelektronik, in der nichtlinearen und der integrierten Optik eine herausragende Bedeutung. Als Untersuchungsverfahren werden vorwiegend spektroskopische Methoden, aber auch Röntgenbeugung, Raster- und Rastertunnelmikroskopie und Neutralteilchen-Massenspektrometrie eingesetzt.

  • Festkörperoptik (Leiter: Prof. Dr. W. Grill)
    Grundlagenbezogene Untersuchungen werden zu Energietransferprozessen in Festkörpern durchgeführt, um ein besseres Verständnis der Wechselwirkung von Licht mit Festkörpern sowie der elementaren Prozesse beim Wärme- und Ladungstransport zu gewinnen. Die Untersuchung der Transportphänomene erfolgt in Einkristallen auch im ballistischen Bereich, in dem die Ausbreitung durch Anisotropie beeinflußt wird. Anwendungsbezogene Arbeiten erfolgen zur Entwicklung von Dünnschicht-Solarzellen und optisch aktiven Nanostrukturen. Zur Materialforschung und zur Charakterisierung von Werkstoffen, Implantaten sowie biologisch-medizinischen Präparaten werden neuartige rastermikroskopische Verfahren der Elektronenmikroskopie, der konfokalen Laser-Raman- und Lumineszenzmikroskopie sowie der Ultraschallmikroskopie mit Phasenkontrast entwickelt und eingesetzt.

  • Nukleare Festkörperphysik (Leiter: Prof. Dr. T. Butz)
    Die Lösung aktueller Probleme auf speziellen Gebieten der Materialwissenschaft und der medizinisch-biologischen Forschung erfordert den Einsatz moderner nuklearer Methoden wie der hochauflösenden Ionenstrahlanalytik sowie nuklearer Sonden. Dieses Anliegen wird durch die Inbetriebnahme der Hochenergie-Ionen-Nanosonde mit für Deutschland einmaligen Spezifikationen und die Weiterentwicklung nuklearer Sondenverfahren verfolgt. Die Zielsetzungen der Arbeiten liegen auf den Gebieten der Halbleiter, der Supraleiter, der reaktionsdiffusions-gekoppelten Systeme, des Einzelionenbeschusses lebender Zellen sowie der Aufklärung der Struktur und Dynamik makromolekularer Systeme.

  • Supraleitung und Magnetismus (Leiter: Prof. Dr. P. Esquinazi)
    Die Forschungen zu supraleitenden und magnetischen Materialien werden insbesondere zu Dünnschichtsystemen und dimensionsbegrenzten Einkristallen durchgeführt. Gegenstand der Untersuchungen sind Verlustmechanismen in dynamischen Prozessen, auch bei den technisch relevanten Flußschläuchen und magnetischen Domänen. Die Klärung grundlegender Fragestellungen, die den Einsatz extrem tiefer Temperaturen erfordert, wird durch begleitende technologische Entwicklungen wie der miniaturisierten Schwingungssensorik unterstützt.



Institut für Meteorologie

Institut für Meteorologie (Direktor: Prof. Dr. G. Tetzlaff)

Forschungsschwerpunkte sind im Bereich der Mesoskalen-Meteorologie die Verdunstung und Bodenfeuchte, die Wirkung von Inhomogenitäten der Oberfläche auf die Strömung, urbane Effekte, die Wolkenbildung in regionaler Skala und die gegenseitige Beeinflussung unterschiedlicher Skalen. Hierzu werden Fernerkundungsverfahren vom Boden und vom Satelliten, in-situ-Experimente, numerische Modellierung und statistische Analysen verwendet. Die Theoretische Meteorologie untersucht lineare und nichtlineare dynamische Mechanismen, Wechselwirkungen verschiedener Skalen und die Interaktion zwischen Ozean und Atmosphäre. Gegenstände der Forschung sind die natürliche Klimavariabilität unter Einschluß der Rolle des Ozeans, die Anregung großskaliger Strömungssysteme und die Rückkopplung synoptischer Störungen auf die planetaren Skalen, die Ausbreitung von Wellen in Ozean und Atmosphäre und die Regionalisierung von globalen Klimavorhersagen. Dabei kommen sowohl konzeptionelle als auch Simulationsmodelle und komplexe statistische Verfahren zum Einsatz. Bei vielen Untersuchungen ist eine Verknüpfung mit hydrologischen Prozessen wichtig. In einem weiteren Schwerpunkt wird daher die Fernerkundung der kondensierten Phase in der Atmosphäre und der obersten Bodenschicht entwickelt.



Institut für Geophysik und Geologie

Institut für Geophysik und Geologie (Direktor: Prof. Dr. F. Jacobs)

  • Physik der festen Erde (Leiter: Prof. Dr. F. Jacobs)
    Die Forschung setzt die Akzente auf die Gebiete globale geophysikalische Felder, Aufbau des Erdkörpers, Vulkanologie sowie Struktur und Prozesse der Lithosphäre. Untersucht werden Lockergesteine, Hohlräume und geologische Barrieren. Zum Einsatz kommen geoelektrische Tomographie, Hydrogeophysik, Isotopengeochemie, Georadiometrie, numerische geophysikalische Modellierung und Geoinformatik.

  • Ingenieur- und Umweltgeophysik (Leiter: Prof. Dr. H. G. Meyer)
    Gegenstand der Arbeiten ist die Erforschung der oberen Erdkruste mittels der Verfahren Seismik, Georadar, Geomagnetik, Gravimetrie, Geothermometrie und Georadiometrie. Untersucht werden Altlasten, Deponien, Grundwasserströme, Bergbaurelikte, Strahlungsbelastungen und Schadstoffverteilungen und deren Wirkung im urbanen Umfeld.

  • Theoretische Geophysik (Leiter: Prof. Dr. M. Korn)
    Die seismische und elektromagnetische Wellenausbreitung wird erforscht und die Struktur von Erdkruste und Erdmantel sowie Erdbebenherde und seismisches Risiko untersucht. Dazu erfolgen methodische und anwendungsorientierte Arbeiten zur Potentialtheorie, Tomographie und Inversion geophysikalischer Felder.

  • Geologie (Leiter: Prof. Dr. J. Piotrowski)
    Im Mittelpunkt der Forschung steht die Geologie und Paläontologie des Känozoikums. Hierbei werden grundlegende Fragen der Geologie und Paläontogie des Tertiärs und Quartärs untersucht sowie anwendungsorientierte Forschungen zur Umwelt- und Hydrogeologie (mit besonderem Bezug zur mitteldeutschen Region) betrieben. In der paläontologischen Forschung wird vor allem die Entwicklung der Biota des Känozoikums mit der Interaktion von Biosphäre sowie Klimaentwicklung und Paläobiogeographie von Europa und dem nordatlantischen Raum untersucht. Die Geologisch-Paläontologische Sammlung stellt eine wichtige Grundlage für Lehre und Forschung sowie für die Öffentlichkeitsarbeit zur Popularisierung geowissenschaftlicher Forschung dar.



Institut für Geographie

Institut für Geographie (Direktorin: Prof. Dr. H. Schmidt)

  • Anthropogeographie (Leiterin: Prof. Dr. H. Schmidt)
    Gegenstand der Arbeiten sind die wirtschaftlichen und sozialen Transformationsprozesse in Ostdeutschland und Osteuropa unter besonderer Berücksichtigung von Zielen einer nachhaltigen Stadt- und Regionalentwicklung. Schwerpunkte bilden stadt-, sozial- und wirtschaftsgeographische Untersuchungen über Wohnungs-, Immobilien- und Arbeitsmärkte, spezielle Fragestellungen zur Entwicklung des Einzelhandels und Prozesse der mentalen Raumbildung sowie damit zusammenhängende Fragen der Stadt- und Regionalplanung. In Partnerschaft mit Kommunen, Wirtschaft und Freistaat Sachsen wird an der Konzeption und der Realisierung einer regionalen Agenda für eine nachhaltige Raum- und Siedlungsentwicklung für den Südraum Leipzig gearbeitet.

  • Physische Geographie und Geoökologie (Leiter: Prof. Dr. H. Neumeister)
    Untersucht wird das Funktionieren geoökologischer Prozesse in räumlich differenzierten Strukturen der Landschaft im Zusammenhang mit der Lösung gesellschaftlicher Aufgaben einschließlich des Schutzes unserer Lebensumwelt. Den Schwerpunkt bildet dabei die Analyse und Bewertung von Ursachen, Wirkungen, Verbreitungs- und Rückkopplungsmechanismen von verschiedenen Formen der Bodendegratation mit den ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Randbedingungen. Hieraus werden Schlußfolgerungen zur nachhaltigen Entwicklung der Landschaftsnutzung und des Landschaftsschutzes abgeleitet. In der planungsbezogenen Umweltgeographie wird ein wichtiges Instrumentarium für die Analyse, Bewertung und das Management urbaner Landschaften entwickelt.

  • Geoinformatik und Geofernerkundung (Leiter: Prof. Dr. W. Kirstein)
    Schwerpunkt der Arbeiten ist die Entwicklung und Anwendung innovativer Methoden der Geographie. Hierbei werden die Datenerfassung und -auswertung für die Untersuchung lokaler, regionaler und globaler geographischer Fragestellungen eingesetzt. Im Rahmen der „Geoinitiative Leipzig" werden regionale Problemstellungen für Leipzig und Sachsen bearbeitet. Mit Hilfe ausgewählter Methoden der Fernerkundung sind vergleichende Untersuchungen zur Bewertung des Flächenverbrauchs und zur nachhaltigen Entwicklung von Großstadtregionen eingeleitet worden.



Bereich Didaktik der Physik

Bereich Didaktik der Physik (Leiter: Prof. Dr. W. Oehme)

Das Forschungsprofil umfaßt schulbezogene Arbeiten zur Vermittlung traditioneller und moderner Inhalte der Physik einschließlich empirischer Erprobungen. Lernformen im Physikunterricht, offener und fachübergreifender Unterricht sowie die Möglichkeiten des Einsatzes moderner Medien werden verstärkt untersucht.



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