Das Hochfeld-Magnetlabor Dresden (HLD) betreibt moderne Materialforschung in hohen Magnetfeldern. Experimente in hohen Feldern bieten Forschern einmalige Möglichkeiten, grundlegende Erkenntnisse über die uns umgebende Materie zu erlangen, denn sie erlauben in einzigartiger Weise, Materialeigenschaften gezielt und vor allem kontrolliert zu beeinflussen. Bei der Forschung in hohen Magnetfeldern gelingen oft wegweisende Entdeckungen, die von fundamentaler Bedeutung sind und häufig auch zu Fortschritten in der Materialentwicklung für die Anwendung führen.

In erster Linie werden elektronische Eigenschaften metallischer, halbleitender, supraleitender und magnetischer Materialien untersucht. Besondere Beachtung finden dabei exotische Supraleiter, stark korrelierte Elektronensysteme, niederdimensionale und frustrierte Spinsysteme und nanostrukturierte Materialien.

Wissenschaftliches Profil

Das Hochfeld-Magnetlabor Dresden entwickelt eine Vielzahl von quasistatischen und resonanten Messmethoden, die in hohen gepulsten Magnetfeldern zum Einsatz kommen. Insbesondere können die Freie-Elektronen-Laser (FEL) des benachbarten supraleitenden Elektronenbeschleunigers ELBE für weltweit einzigartige magneto-optische Experimente genutzt werden. Das Hochfeld-Magnetlabor dient als Forschungsanlage sowohl für eigene wissenschaftliche Projekte als auch für den Nutzerbetrieb.

Lesen Sie hier (PDF) mehr zum Thema "Forschung in höchsten Magnetfeldern".

Einer unserer wissenschaftlichen Schwerpunkte ist die Forschung an sogenannten "magnetisch frustrierten Substanzen". In solchen Materialien bilden konkurrierende magnetische Wechselwirkungen vielfältige und besonders interessante magnetische Spinkonfigurationen aus. Deren angeregte Zustände sind Gegenstand aktueller Untersuchungen und Stimulus der modernen Festkörperphysik. In diesem Rahmen beteiligen wir uns aktiv am Sonderforschungsbereich (SFB) 1143 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). In enger Kooperation mit der TU Dresden und anderen Dresdener Forschungseinrichtungen widmen wir uns dem Themenkreis "Correlated Magnetism: From Frustration To Topology".

Technologieentwicklung

Die Mitarbeiter des HLD entwickeln zur Erzeugung höchster gepulster Magnetfelder eigene Pulsfeldspulen und Pulsstromgeneratoren. Das HLD verfolgt die Zielsetzung, den Magnetfeldbereich bis 100 Tesla nutzbar zu machen. Zur Energieversorgung der Pulsfeldmagnetspulen werden kapazitive Pulsstromquellen höchster Leistungsklasse mit Pulsströmen einiger hundert Kilo-Ampere und elektrischen Leistungen einiger Giga-Watt verwendet und weiterentwickelt. Das HLD führt diese Arbeiten insbesondere auch im Hinblick auf industrielle Anwendungen, z. B. für elektromagnetische Umform-, Füge- und Schweißverfahren sowie für Anwendungen in der Medizintechnik durch.

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The Dresden High Magnetic Field Laboratory (Hochfeld-Magnetlabor Dresden, HLD) focuses on modern materials research in high magnetic fields. High magnetic field experiments are the ideal way to gain insights into the matter that surrounds us. Magnetic fields allow for the systematic manipulation and control of material properties – which is why these kinds of experiments are conducted on new materials so that their fundamental properties can be explored and so that they can be optimised for future application.

In particular, electronic properties of metallic, semiconducting, superconducting, and magnetic materials are investigated. Work is being carried out on exotic superconductors, strongly correlated systems, low-dimensional and frustrated magnetic as well as nanostructured materials.

Scientific Profile

The HLD is also engaged in the development of novel experimental techniques including resonant methods as ESR and NMR each modified for the use in high pulsed magnetic fields. Unique in the world, the free-electron lasers (FELs) of the neighboring superconducting electron accelerator ELBE can be used in combination with high-field magnets for magneto-optical experiments. The Hochfeld-Magnetlabor Dresden is operated for in-house research and as a user facility as well.

Here (PDF) you find more information about "Research in the highest magnetic fields".

The research on frustrated magnetic spin systems is one of our scientific main targets. Materials with competing spin-spin interactions form a plethora of scientifically appealing spin configurations. Excited states of such magnetic ground states are in the focus of interest of modern solid-state physics. Their understanding is one of the major challenges and driving stimulus of modern materials research. In this context, we actively participate in the 'Collaborative Research Center 1143' of the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Along with the TU Dresden as well as other research institutions in Dresden, we address the working theme "Correlated Magnetism: From Frustration To Topology".

Advanced technology

For the generation of high pulsed magnetic fields, a development program for pulsed magnets and pulsed power supplies is being carried out. The HLD is engaged to open the access to magnetic fields up 100 T. For this purpose, a development program for pulsed-power supplies providing electrical currents of several 100 kA as well as electrical power of several GW is in work. These technological activities which make also use of modern simulation methods based on finite elements are under way with respect to industrial applications, e. g. for electromagnetic pulse forming, joining, and welding as well as for medical engineering.