Institut Hochfeld-Magnetlabor Dresden

Institut Hochfeld-Magnetlabor Dresden

Koordinaten: 51° 3′ 46,44″ N, 13° 56′ 36,24″ O

Institut Hochfeld-Magnetlabor Dresden
Institut Hochfeld-Magnetlabor Dresden
Hochfeldlabor Dresden im HZDR
Kategorie: Forschungseinrichtung
Träger: Freistaat Sachsen, Bundesministerium für Bildung und Forschung
Standort der Einrichtung: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf in Dresden, Ortsteil Rossendorf
Art der Forschung: Forschung an neuen Materialien
Fächer: Physik, Materialforschung
Fachgebiete: Festkörperphysik, Tieftemperaturphysik
Grundfinanzierung: Freistaat Sachsen, Bundesministerium für Bildung und Forschung
Leitung: Joachim Wosnitza
Homepage: www.hzdr.de/hld

Das Institut Hochfeld-Magnetlabor Dresden (HLD) (auch: Hochfeldlabor) im Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) betreibt moderne Materialforschung in sehr hohen Magnetfeldern. Es dient als Forschungsanlage für eigene Vorhaben sowie als Nutzerlabor und bietet Experimentiermöglichkeiten in gepulsten Magnetfeldern bis 90 Tesla im Routinebetrieb an. Darüber hinaus wurden Feldwerte bis 94,2 Tesla erzielt.[1] Angestrebt sind Magnetfelder bis zur Machbarkeitsgrenze von etwa 100 Tesla.

Entstehungsgeschichte

Im Jahr 1999 beantragte die Dresdner Hochfeldinitiative die Einrichtung des Hochfeld-Magnetlabors beim Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und beim Sächsischen Ministerium für Wissenschaft und Kunst (SMWK). Auf Empfehlung des Wissenschaftsrates wurde die Grundfinanzierung bewilligt und im Jahr 2003 begann der Bau des Hochfeldlabors auf dem Gelände des HZDR. Die Investitionskosten betrugen 24,5 Millionen Euro und wurden in gleichen Teilen vom Bund und vom Freistaat Sachsen getragen. Im Dezember 2004 wurde das Institut unter der Leitung von Joachim Wosnitza gegründet.

Nutzerbetrieb

Seit der Fertigstellung 2007 besteht die Möglichkeit der Nutzung auch für externe Wissenschaftler. Die Messzeitvergabe koordiniert das HLD zusammen mit den europäischen Hochfeldzentren in Grenoble, Toulouse (beide LNCMI) und Nijmegen (HMFL) im Rahmen des EU-Projektes EMFL.[2]

Forschung

Hochfeld-Magnetlabor Dresden: Kondensatorhalle

Als einziges Labor in Europa bietet das Hochfeld-Magnetlabor Dresden Zugang zu einer Magnetspule mit einer maximalen magnetischen Flussdichte von 94,2 Tesla bei einer Pulsdauer von 11 ms und einem Versuchsraum-Durchmesser (Innendurchmesser) von 16 mm. Ähnlich starke Magnetfelder ohne sich zerstörende Spulen können sonst nur im National High Magnetic Field Laboratory in Los Alamos, USA, erzeugt werden.

Außerdem verfügt das HLD über mehrere maximal 70 Tesla erzeugende Magnetspulen mit Pulsdauern von 150 ms.

Das HLD entwickelt und produziert die Magnetspulen selbst. Wegen des hohen magnetischen Drucks müssen die Drahtwindungen dieser Spulen mit einer extrem reißfesten Kunstfaser umwickelt werden.

Ziel ist das Erreichen einer Feldstärke von 100 Tesla bei einer Pulsdauer von 10 ms und einer Wiederverwendung der Spule[3].

Die benötigte elektrische Energie von 50 MJ wird mit Hilfe der weltgrößten, eigens für dieses Labor entwickelten Kondensatorbank zur Verfügung gestellt.

In erster Linie werden am HLD die elektronischen Eigenschaften metallischer, halbleitender, supraleitender und magnetischer Materialien in hohen Magnetfeldern untersucht. Dazu gehören besonders exotische Supraleiter, stark korrelierte Elektronensysteme, niederdimensionale Spinsysteme und Nanostrukturen. Die Pulsdauern sind ausreichend z. B. für Widerstands-, Ultraschall- und NMR-Messungen. Insbesondere können die Freien-Elektronenlaser (FEL) des benachbarten supraleitenden Elektronenbeschleunigers ELBE für magnetooptische Experimente im infraroten Spektralbereich genutzt werden.

HLD 2.0

Aufgrund der großen Nachfrage nach Experimentierzeit, wurde das HLD bis 2013 erweitert und bekam sechs neue Pulszellen sowie eine zweite Kondensatorbank.[4]

Kooperationen

Das HLD kooperiert mit mehreren Forschungseinrichtungen in Dresden:

  • Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe
  • Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme
  • Technische Universität Dresden
  • Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden
  • Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.

Neben der Zusammenarbeit mit weiteren Forschungsinstitutionen in Deutschland bestehen europäische Kooperationen, die von der Europäischen Union gefördert werden. Ziel des EU-Projekts "European Magnetic Field Laboratory (EMFL)" ist es, neue Nutzer für die Großforschungsanlagen der beteiligten Magnetlabore anzusprechen und die Zusammenarbeit in Verwaltung, Infrastruktur und Kommunikation auszubauen. Beteiligt sind am EMFL das niederländische "High Field Magnetic Laboratory" in Nijmegen und das französische "Laboratoire des Champs Magnétiques Intenses (LNCMI) in Grenoble und Toulouse.[5]

Das HLD ist ein Mitglied des International Institute of Complex and Adaptive Matter (ICAM-I2CAM).

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Neuer Europarekord in Dresden - Mitteilung des Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
  2. European Magnetic Field Laboratory (EMFL), www.emfl.eu
  3. Anmerkung: bei sich zerstörenden Spulen oder in Flusskompressionsgeneratoren können wesentlich höhere Flussdichten erzielt werden
  4. Wissenschaft braucht Platz: Dresdner Rekordlabor wird feierlich eingeweiht Pressemitteilung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf vom 13. Dezember 2013.
  5. Neues EU-Projekt bringt Europas Magnetforscher zusammen HZDR-Pressemitteilung vom 24. Februar 2011

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