NANO COSMOS
¿Cómo podemos influir de forma sistemática en los materiales?

Materiales superconductoresEl nanocosmos está proporcionando las bases científicas físicas, químicas y materiales para el desarrollo de mejores productos, más compactos y menos costosos. Aquí es donde nacen las aplicaciones técnicas - desde la micro máquina fresadora y el conversor catalizador ideal hasta los polímeros semiconductores para la óptica y la electrónica. El desarrollo puntual de catalizadores específicos permite el diseño molecular de los polímeros a medida.
Nuevos fenómenos presentan retos constantes para los científicos -la magnetorresistencia gigante (GMR) para medios de almacenamiento nuevos, modernos superconductores de alta temperatura o los estados cuánticos de la materia, como el condensado de Bose-Einstein. El estudio de los materiales y su fabricación ha alcanzado desde hace tiempo el nivel atómico. Por lo tanto, hay necesidad de nuevas investigaciones y métodos de síntesis. Investigadores de la Sociedad Max Planck están desentrañando los procesos químicos y las interacciones fundamentales entre los átomos individuales en orden cronológico. Se están estudiando sus propiedades magnéticas, eléctricas y ópticas con nuevos procedimientos de microscopía, y con luz de sincrotrón. Su punto de vista sobre la anatomía, formación y transformación de la materia nunca ha sido más exacto.
También se han hecho progresos en la producción de materiales con propiedades totalmente nuevas, lejos de la creación aleatoria de las estructuras internas y hacia la manipulación orientada, incluso de los átomos individuales. Los materiales ahora pueden personalizarse, capa atómica por capa atómica, y la naturaleza ha asistido a los investigadores a través de sus propios procesos de ordenamiento. En el proyecto "ExtreMat", los científicos de la Sociedad Max Planck están coordinando la investigación en toda Europa sobre los nuevos materiales de alta resistencia para aplicaciones de extremo estrés.

Todo es vacío
 
Todo es vacíoEl diámetro del núcleo de un átomo es cerca de la diezmilésima parte del tamaño de un átomo. Si nos imaginamos un átomo como una bola con un diámetro de un metro, entonces, el núcleo del átomo sólo sería un punto con un diámetro de una décima de milímetro. Aquí es donde se encuentra la carga positiva del átomo, neutralizando la carga negativa de los electrones. Aquí es también donde se encuentra la masa, ya que sólo un 0,1 por ciento de la masa de todo es atribuible a los electrones. Si sólo estuviéramos formados por átomos, sin núcleo, pesaríamos sólo unos 70 gramos. En otras palabras, estamos compuestos principalmente por espacio vacío. Si imagináramos mirar desde un núcleo atómico similar a la tierra hacia el espacio atómico, la sensación de vacío sería como mirar el cielo nocturno.

Fenómenos exóticos - Del bosón al fermión
 
Las partículas se clasifican como bosones y fermiones de acuerdo con la mecánica cuántica de espín. Si los bosones de frío extremo son hábilmente atrapados usando luz láser, comienzan a actuar como fermiones.“Tonks Girardeau gas”.

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Max-Planck-Institute of Quantum Optics

La electrónica y la fotónica - Gas de electrones en los semiconductores
 
Gas de electrones en los superconductoresEn los metales, los electrones se comportan como gases. Los puntos débiles de la resistencia tienen un efecto similar al de las rocas en un río: la corriente se divide en estos puntos - que determina el comportamiento de los chips que se construyen utilizando los semiconductores.

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Max-Planck-Institute for Dynamics and Self-Organization

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