Experimentelle Physik
Der Bereich der experimentellen Physik ist auf den gemeinsamen Forschungsschwerpunkt „Optoelektronik und Photonik“ fokussiert. Halbleitermaterialien werden hergestellt und zur Realisierung neuartiger funktioneller Mikro- und Nanostrukturen genutzt. Beispiele für solche Komponenten sind Einzelphotonenquellen, Wellenlängenkonverter, Quantenschaltkreise, Metamaterialien oder plasmonische Antennen. Die genannten Bauelemente sind von großer Bedeutung für Anwendungen in den Bereichen Quanteninformationsverarbeitung, optische Nachrichtentechnik und Sensorik sowie Medizin- und Beleuchtungstechnik. Zur Erreichung neuartiger Funktionalitäten werden insbesondere Konzepte aus der nichtlinearen Photonik und der Quantenoptik genutzt und erforscht. Den beteiligten Arbeitsgruppen stehen für ihre Arbeiten modern ausgestattete Labor und Reinraumflächen zur Verfügung.
Theoretische Physik
In der Theoretischen Physik werden zwei Hauptthemengebiete bearbeitet. Im Bereich „Computational Materials Science“ liegt das Augenmerk auf der Vorhersage und dem physikalischen Verständnis von Materialeigenschaften. Dies geschieht mit ab initio-Verfahren wie der Dichtefunktionaltheorie oder auch Vielteilchenstörungstheorie, die ohne Zuhilfenahme von empirischen Parametern eine präzise Charakterisierung von Materialien erlauben. Im Forschungsschwerpunkt „Computational Optoelectronics and Photonics“ werden die optischen und elektronischen Eigenschaften von Festkörpern und Nanostrukturen auf der Basis mikroskopischer Quantentheorie analysiert.
Physikdidaktik
Im Bereich der Physikdidaktik wird die Wirkung der Lehrerausbildung untersucht. Dazu werden Instrumente zur Erfassung zentraler Komponenten professioneller Handlungskompetenz von angehenden Physiklehrkräften (Fachwissen, fachdidaktisches Wissen, Diagnose von Lernschwierigkeiten, Planung und Reflexion von Unterricht, Überzeugungen, Persönlichkeitsmerkmale) entwickelt und validiert. Die Untersuchungen erlauben Aussagen darüber, inwiefern im Rahmen des Lehramtsstudiums Physik die für den Lehrerberuf notwendigen Kompetenzen erworben werden. In der naturwissenschaftlichen Sachunterrichtsdidaktik geht es auf Schüler- und Lehrerebene um die empirisch fundierte Entwicklung multikriteriell erfolgreicher Lehr-Lern- bzw. Studienangebote und Lehreraus- und -fortbildungskonzepte. Die zunehmende Heterogenität der Schülerschaft in der Grundschule sowie die verbindlichen Vorgaben zur Realisierung schulischer Inklusion stellen dabei aktuell zu bewältigende Herausforderungen dar.
Großprojekte
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