マックス・プランク固体研究所

マックス・プランク固体研究所（ドイツ語：Max-Planck-Institut für Festkörperforschung）は1969年に設立され、マックス・プランク協会の82のマックス・プランク研究所の1つです。マックス・プランク知能システム研究所とともにシュトゥットガルトのキャンパス内にあります。

マックスプランク固体研究所の研究は、特に複雑な材料やナノスケールの科学を含む凝縮物質の物理学と化学に重点を置いています。これら 2 つの分野では、電子およびイオンの輸送現象が特に興味深いものです。

研究所には現在8つの部門がある。^[1]

Ali Alaviが率いる電子構造理論部門は、量子モンテカルロ法、量子化学法、多体系法を用いて相関電子系を扱うための第一原理法の開発に取り組んでいます。第一原理法 (密度汎関数理論を含む) は、不均一触媒、表面化学、電気化学、光化学における重要な問題に適用されます。

固体分光法部門は、ベルンハルト・カイマーが率いています。高度に相関した電子材料における集団量子現象を分光法と散乱法で研究しています。現在特に関心のあるトピックには、遷移金属酸化物における電荷、軌道、スピン自由度の相互作用、高温超伝導のメカニズム、金属酸化物超格子における電子相挙動の制御などがあります。また、この部門では、高解像度中性子分光法やスペクトルエリプソメトリーなどの新しい分光法も開発しています。

クラウス・カーンが率いるナノスケール科学部門の研究活動は、ナノメートル規模の科学技術に集中しています。物理学、化学、生物学の境界における学際的研究の目的は、原子レベルおよび分子レベルでの材料の制御を獲得し、一方では量子挙動によって決定される特性を持つシステムおよびデバイスの設計を可能にし、他方では生体物質の機能に近づくことです。

ロッチ部門では、ナノ化学の最新技術を採用し、それを固体合成の従来の方法と組み合わせて、（光）触媒、センシング、固体電池への応用を目的とした2次元システムや層状ヘテロ構造、多孔質フレームワーク、フォトニックナノ構造、固体電解質など、複雑な特性プロファイルを持つ材料を開発しています。

ヨアヒム・マイヤー教授率いる固体物理化学部門は、電気化学とイオン輸送を研究しています。イオン伝導体（無機または有機のプロトン、金属イオン、酸素イオン伝導体など）と混合伝導体（通常はペロブスカイト）に重点が置かれています。研究は、基本メカニズムの探求から電気化学用途（バッテリー、燃料電池、センサー）の材料設計まで多岐にわたります。特に重要なのは、ナノイオニクス分野の科学的基礎です。

量子力学的現象によって誘発される複雑な材料から成長するヘテロ構造は、新しい電子システムを作り出す魅力的な可能性を秘めています。その多くは、自然界には見られない優れた特性を持っています。このような電子システムの設計、成長、および探究は、クラウス・フォン・クリッツィングが先頭に立つ固体量子エレクトロニクス部門の焦点です。このグループは、ヨッヘン・マンハートが率いています。

ウォルター・メッツナーが指揮する量子多体理論部門では、銅酸化物、マンガン酸化物、その他の遷移金属酸化物など、電子相関が重要な役割を果たす系に主眼を置き、固体の電子特性を分析および計算しています。対称性を破る相転移によって磁性、軌道および電荷秩序、または超伝導が生じるほか、相関によって電子の局在化や、独立電子近似では説明できない他の多くの顕著な多体効果も生じる可能性があります。

固体中の電子のエンタングルメントと結晶格子構造の詳細を組み合わせると、電荷とスピンの自由度に関する液体、液晶、結晶状態など、驚くほど多様な電子相が生み出されます。これらの複雑な電子相とそれらの間の微妙な競争により、新しい機能が生まれることがよくあります。高木秀典が率いる量子材料部門では、遷移金属酸化物および関連化合物におけるこれらの興味深い新しい相を研究しています。これらの化合物では、強い電子相関を生み出す狭い d バンドと、このような材料の豊富な化学的性質が組み合わさって、新しい発見の絶好の機会が生まれます。

• アリ・アラヴィ
• ベルンハルト・ケイマー
• クラウス・カーン
• ベティナ・ロッチ
• ヨアヒム・マイヤー
• ヨッヘン・マンハート
• ウォルター・メッツナー
• 高木秀典

2005年以降、研究所には13の研究グループが設立されている。^[2]

• 有機エレクトロニクス（ハーゲン・クラウク、2005年より）
• 超高速ナノ光学（マルクス・リッピッツ、シュトゥットガルト大学准教授、2006～2014年）
• 半導体ナノ構造の理論（ガブリエル・ベスター、2007～2014年）
• 強相関電子材料のトンネル分光法（ピーター・ウォール、2009～2014年）
• 超伝導への計算アプローチ (リリア・ボエリ、2009～2013)
• 固体ナノ物理学 (Jurgen Smet、2011 年以降)
• ナノ化学 (ベッティーナ ロッチ、2011–2016)
• ナノ電子システムのダイナミクス（セバスチャン・ロス、自由電子レーザー科学センターとの共同研究、2011～2018年）
• ナノスケールの機能的ヘテロ構造 (Ionela Vrejoiu、2012–2015)
• 酸化物ヘテロ構造のX線分光法（エヴァ・ベンキーザー、2014年以降）
• 超高速固体分光法（シュテファン・カイザー、シュトゥットガルト大学准教授、2014年より）
• 相関物質の電子構造（フィリップ・ハンスマン、2015～2018年）
• 固体の計算量子化学 (アンドレアス・グリューネイス、2015～2018)

国際マックスプランク凝縮物質科学研究スクール (IMPRS-CMS) は、マックスプランク固体研究所 (Max Planck Institut für Festkörperforschung) とシュトゥットガルト大学の共同プログラムです。この研究スクールの目的は、高度な実験的および理論的手法を使用して凝縮物質を研究することです。

ドイツ全土のいくつかのマックス・プランク研究所がこの非常に興味深い分野の研究活動全体に貢献しており、マックス・プランク量子材料大学院センターは参加研究所の補完的な研究活動を基盤として構築されています。

マックスプランク-EPFL分子ナノサイエンス技術センター^[3]は、マックスプランク協会とローザンヌ連邦工科大学（EPFL）の科学者を集めた共同研究のフォーラムとして機能しています。センターは、持続可能なエネルギー、化学センシング、バイオメディカル技術に関連する新しい科学に特に焦点を当て、分子ナノ構造の新しい科学的側面を研究しています。

マックスプランク-UBC-東京大学量子材料センター<ref>[2]は、マックスプランク協会（ドイツ）、ブリティッシュコロンビア大学（カナダ）、東京大学（日本）の共同事業です。

• オーレ・クロー・アンデルセン (1978–2012)
• マーティン・ヤンセン（1998–2012）
• クラウス・フォン・クリッツィング
• ハンス・ヨアヒム・クワイサー(1970–1997)
• アーント・サイモン（1974–2010）
• ピーター・ワイダー（1984–2001）

研究所には、110 人の科学者、90 人の博士課程の学生、70 人の客員科学者を含む約 430 人が勤務しています。

北緯48°44′48″ 東経9°4′51″ / 北緯48.74667° 東経9.08083° / 48.74667; 9.08083