Graduiertenkollegs haben zum Ziel, das Promotionsstudium zu optimieren. Das hier vorgestellte, erste Graduiertenkolleg der Universität zu Köln hat sich durch seine Strukturen und den fachübergreifenden wissenschaftlichen Schwerpunkt der strukturellen Phasenübergänge bewährt. Es integriert, intensiviert und fokussiert die Abläufe des Graduiertenstudiums. Inzwischen befindet sich das Kolleg in seiner dritten Bewilligungsphase und unterstützt stetig die Zusammenarbeit von Chemikern, Kristallographen, Mineralogen und Physikern.
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teilnehmende Institute |
Anzahl d. Arbeitsgruppen |
| Institut für Anorganische Chemie | 4 |
| II. Physikalisches Institut | 1 |
| Institut für Theoretische Physik | 1 |
| Institut für Kristallographie | 3 |
| Institut für Mineralogie und Geochemie | 1 |
Forschungsschwerpunkte
Wenn sich äußere Bedingungen wie Temperatur, Druck oder Magnetfeld ändern, so kann dies zu einer Instabilität der Struktur eines Festkörpers führen. Durch einen Phasenübergang kann eine neue, den veränderten Bedingungen entsprechende Kristallstruktur entstehen. Mit derartigen strukturellen Phasenübergängen gehen Anomalien physikalischer Eigenschaften einher. Sie spiegeln die ablaufenden Prozesse wider. Die vielfältigen Aspekte der Phasenübergänge - von der Suche nach neuen Kristallarten mit bestimmten Phasenübergängen über spezielle chemisch-präparative und kristallzüchterische sowie strukturelle und physikalische Fragen bis hin zu theoretischen Modellen - werden insgesamt von zehn Arbeitsgruppen untersucht.
Organisation und Verknüpfung
Das aktive Leben des Graduiertenkollegs gestalten neben den 10 Stipendiaten und ihren Doktorvätern etwa 15 bis 20 weitere Doktoranden und wissenschaftliche Mitarbeiter, die sogenannten Kollegiaten. Seminare und Spezialvorlesungen sowie intensive, von auswärtigen Gästen gestaltete Arbeitsseminare gehören zum festen Bestandteil der Lehre und der wissenschaftlichen Ausbildung. Das Graduiertenkolleg hilft den Doktoranden, aktiv an nationalen und internationalen Tagungen teilzunehmen. Es unterstützt Auslandsaufenthalte für wissenschaftliche Arbeiten und ermöglicht, auswärtige Wissenschaftler einzuladen.
Die Gruppe der Theoretischen Physik schließt das Graduiertenkolleg an die Aktivitäten des Projektes "Microscopic Quantum Many-Body Theory" an. Dieses findet im Rahmen des von der Europäischen Union geförderten Human Capital and Mobility Scheme Network statt.
Forschungsresultate
Das neue Ferroelektrikum und Ferroelastikum K2MgWO2(PO4)2 ist ein Beispiel für die hervorragende wissenschaftliche Leistung eines Stipendiaten des Kollegs. Diese Verbindung wurde durch die gezielte Abwandlung des bekannten Ferroelektrikums KTiOPO4 entwickelt. Der kristallchemische Ersatz führte zu einer neuen Kristallart, die eine Kaskade von mindestens fünf strukturellen Phasenumwandlungen aufweist. Dabei wird die Symmetrie der aus der Schmelze bei 770 °C tetragonal kristallisierenden Verbindung stufenweise bei Abkühlung über orthorhombische, monokline bei hin zur triklinen Symmetrie abgebaut. Dieser Symmetrieabbau bei den Phasenübergängen ist von Domänenbildung begleitet, in deren Art und Orientierung die "verlorenen" Symmetrieelemente wiederzufinden sind. Dem Doktoranden gelang es, die strukturellen Zusammenhänge der Phasenumwandlungen und den wesentlichen Mechanismus der Prozesse aufzuklären. Dieser beruht auf dem sukzessiven Einfrieren der Beweglichkeit von Kaliumionen in kanalartigen Hohlräumen eines weitgehend durch die Phasenumwandlungen unbeeinflußten Gerüstes.