Preisträger 2021

Der diesjährige Jan-Peter-Toennies Preis in Höhe von 1000 € wird an Herrn Dr. Thomas Danz verliehen.

Im Rahmen seiner Promotion ist es Herrn Dr. Danz erstmals gelungen, die durch Laserstrahlen hervorgerufene Umwandlung einer Kristallstruktur mit Nanometer-Auflösung und in Zeitlupe zu filmen. Derartige Umwandlungsprozesse sind schon heute die Grundlage weitverbreiteter Technologien wie wiederbeschreibbarer optischer Datenträger, laufen aber häufig unvorstellbar schnell und auf so kleinen Längenskalen ab, dass sie sich normalerweise nicht direkt beobachten lassen. Um das dennoch zu erreichen, hat Herr Dr. Danz eine neuartige Dunkelfeld-Abbildungstechnik entwickelt und am Göttinger ultraschnellen Transmissions-Elektronenmikroskop zum Einsatz gebracht. Dabei hat er eine außergewöhnliche Eigenschaft eines Materials genutzt und abgebildet, welches aus atomar dünnen Lagen von Schwefel- und Tantal-Atomen aufgebaut ist. Bei Raumtemperatur ist dessen Kristallstruktur wellenförmig verzerrt – es bildet sich eine „Ladungsdichtewelle“ aus. Bei höheren Temperaturen tritt ein sogenannter Phasenübergang auf, bei dem die ursprüngliche Welligkeit schlagartig verschwindet.

Die Abbildungstechnik erlaubt nun die Aufnahme von Bildern, die sich ausschließlich aus Elektronen zusammensetzen, die an der Welligkeit des Kristalls gestreut worden sind. So konnte Herr Dr. Danz die schnelle Ausbildung und das Wachstum von kleinsten Regionen beobachten, in welchen das Material durch den Laserstrahl zwischen den beiden Phasen der Ladungsdichtewelle „geschaltet“ worden ist. Diese Herangehensweise erlaubt nicht nur grundlegende Einblicke in optisch hervorgerufene Strukturänderungen, sondern kann auch auf weitere technologisch relevante Kristallstrukturen übertragen werden. So werden nicht nur fundamentale Fragen der Festkörperphysik beantwortet, sondern auch neue Perspektiven für durch Licht schaltbare Materialien in zukünftiger, intelligenter Nano-Elektronik eröffnet.

Herr Dr. Danz hat seine Dissertation in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Claus Ropers am IV. Physikalischen Institut der Universität Göttingen und am Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften (MPI-NAT) angefertigt und wurde dabei durch ein Promotionsstipendium der Studienstiftung des deutschen Volkes gefördert.