Elektro- und elastokalorische Effekte in Ferroelektrika: von umfassender Charakterisierung zu Multikalorik

• Antragsteller: Dr. Jörg Rudolph
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 555830780

Festkörper-basierte Kühltechnologien sind auf eine große adiabatische Temperaturänderung des aktiven kalorischen Materials angewiesen. Im Rahmen dieses Projekts werden wir den multikalorischen elektroelastischen Effekt in Ferroelektrika umfassend untersuchen. Wir werden die dynamische multikalorische Temperaturänderung DT direkt mit einer beispiellosen Auflösung von Millikelvin und Mikrosekunden über die thermische Strahlung der Probe detektieren, indem wir einen existierenden Aufbau auf die gleichzeitige Modulation sowohl eines elektrischen Feldes als auch einer mechanischen Spannung erweitern. Die gleichzeitigte Beobachtung der Dynamik von multikalorischer Temperaturänderung Delta T(t), Polarisation P(t) und Verspannung epsilon(t) wird einen einzigartigen und umfassenden Zugang zum multikalorischen Effekt ermöglichen. Wir werden multiferroische Kopplungen zum einen in der Dynamik des multikalorischen Effekts bei unterschiedlichen Modulationsfrequenzen des elektrischen Feldes und der mechanischen Spannung nachweisen, zum anderen durch den Vergleich des multikalorischen Effekts mit den entsprechenden monokalorischen Effekten. Es werden unterschiedliche Materialsysteme und Probendimensionen von Volumen- bis hin zu Dünnschichtproben sowie der Einfluss unterschiedlicher Wellenformen der treibenden Felder bis hin zu komplexen Feldprotokollen untersucht. Unser Ansatz ermöglicht eine umfassende Untersuchung des multikalorischen Effekts in elektroelastischen Materialien und ebnet damit den Weg für optimierte multikalorische Kühlzyklen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen