Forschung

Forschungsschwerpunkte: Festkörperforschung, experimentelle Festkörperphysik, niedrigdimensionale Elektronensysteme, Quanten-Hall-Effekt

Klaus von Klitzing ist ein deutscher Physiker und Spezialist für experimentelle Festkörperphysik. Am 5. Februar 1980 gelang ihm bei Arbeiten am Hochfeld-Magnetlabor in Grenoble die Entdeckung und präzise Messung der stufenhaften Veränderung der Hall-Spannung unter bestimmten Bedingungen. Für die Entdeckung des quantisierten Hall-Effekts erhielt Klaus von Klitzing 1985 den ungeteilten Nobelpreis für Physik. Mit seinen Arbeiten eröffnete Klaus von Klitzing ein neues Forschungsfeld, das auch heute noch von großer Relevanz ist.

Der Quanten-Hall-Effekt beschreibt die Ablenkung von Elektronen in einem starken Magnetfeld bei sehr tiefen Temperaturen. Unter diesen Bedingungen wächst eine Spannung, die quer zu einem Elektronenstrom auftritt, nicht kontinuierlich mit der Stärke des Magnetfelds, sondern in Stufen. Somit ändert sich auch der Widerstand in Stufen. Der sogenannte Hall-Widerstand RH, also das Verhältnis der Hall-Spannung zur Stromstärke, nimmt dabei als Plateauwerte nur ganzzahlige Bruchteile der Von-Klitzing-Konstante RK=h/e2 (≈25,8kΩ) an, wobei h das plancksche Wirkungsquantum und e die Elementarladung ist. Beides sind Naturkonstanten; die Plateauwerte hängen also weder von den Materialeigenschaften wie der Ladungsträgerdichte, noch von der Probengröße, noch von der Magnetfeldstärke ab.

Die Von-Klitzing-Konstante RK ist eine universelle Bezugsgröße für die Messung von Widerständen, die überall auf der Welt exakt reproduziert werden kann und wurde 1990 durch internationale Übereinkunft als Normal für die Darstellung der Maßeinheit Ohm festgelegt. Seit der Revision von 2019 ist das Internationale Einheitensystem (SI) dadurch definiert, dass einigen Konstanten, darunter e und h, feste Werte zugewiesen wurden. Dadurch hat die Von-Klitzing Konstante in SI-Einheiten nun einen exakten Wert.

Klaus von Klitzing ist ein Wissenschaftler, der es als seine Verpflichtung ansieht, die Begeisterung für naturwissenschaftliche Disziplinen zu fördern. Er ist Namensgeber und Jury-Mitglied des 2005 ins Leben gerufenen Klaus-von-Klitzing-Förderpreises. Damit werden engagierte Lehrerinnen und Lehrer naturwissenschaftlicher Fächer ausgezeichnet, die durch ihr großes Engagement und ihre Kreativität dazu beitragen, Schülerinnen und Schüler für wissenschaftliches Arbeiten und Denken zu begeistern.

Werdegang

• seit 1985 Direktor, Max-Planck-Institut für Festkörperforschung (MPI-FKF), Stuttgart und Honorarprofessor, Universität Stuttgart
• 1980-1984 Professor für Festkörperphysik, Technische Universität München (TUM)
• 1978 Habilitation in Physik, Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU)
• 1972 Promotion in Physik, JMU
• 1969-1980 Assistent, JMU
• 1962-1969 Diplom in Physik, Technische Universität Braunschweig

Funktionen

• 2011 Mitglied, Wissenschaftlicher Beirat, Graphene Flagship, Chalmers University of Technology, Göteborg, Schweden
• 2008 Mitglied, Wissenschaftliches Komitee, Bayer Climate Award, Bayer AG, Leverkusen
• 2007 Mitglied, Forschungsrat, European Association of National Meterology Institutes (EURAMET)
• 2006 Mitglied, Kuratorium, Institute for Advanced Study (IAS), TUM
• 2005 Mitglied, Jury, START-Wittgenstein Programm, Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF), Österreich
• 2005 Mitglied, Wissenschaftliches Komitee, International Solvay Institutes, Belgien
• 2000 Mitglied, Beirat, NTT Basic Research Laboratory (BRL), Atsugi, Japan
• 1992 Mitglied, Kuratorium, Deutsches Museum München
• 1989 Mitglied, Kuratorium, Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig (PTB)

Auszeichnungen und Mitgliedschaften

• 2019 Mitglied, Orden Pour le mérite für Wissenschaften und Künste, Bundespräsident
• 2012 TUM Distinguished Affiliated Professor, TUM
• 2011 Ehrendiplom, National University of Mongolia (NUM), Ulaanbaatar, Mongolei
• 2011 Ehrendiplom, Weizmann Institute of Science (WIS), Rechovot, Israel
• 2010 Ehrenmitglied, Deutscher Hochschulverband (DHV)
• 2009 Österreichisches Ehrenzeichen für Wissenschaft und Kunst, Österreich
• 2008 Ehrendiplom, Institute of Semiconductors (IOS), Chinese Academy of Sciences (CAS), China
• 2007 Mitglied, Pontifical Academy of Sciences (PAS), Vatikanstadt
• 2007 Mitglied, Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW), Österreich
• 2006 Ehrendiplom, Grenoble INP Graduate schools of Engineering and Management, Université Grenoble Alpes (UGA), Grenoble, Frankreich
• 2006 Ehrendiplom, Shanghai University (SHU), Shanghai, China
• 2006 Auswärtiges Mitglied, CAS, China
• 2003 Auswärtiges Mitglied, Royal Society, UK
• 2002 Ehrendiplom, Bilkent University, Ankara, Türkei
• 2000 Ehrenmitglied, Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG)
• 2000 Ehrendiplom, Slovak Academy of Sciences (SAS), Slowakei
• 1998 Ehrendiplom, University of Nottingham, Nottingham, UK
• 1996 Mitglied, Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• 1994 Auswärtiges Mitglied, Russian Academy of Sciences (RAS), Russland
• 1990 Auswärtiger Mitarbeiter, National Academy of Sciences (NAS), USA
• 1990 Ehrendiplom, University of Antwerp, Antwerpen, Niederlande
• 1988 Ehrendiplom, University of Maryland (UMD), College Park, USA
• 1988 Bayerischer Maximiliansorden für Wissenschaft und Kunst
• 1986 Großes Verdienstkreuz mit Stern und Schulterband, Bundesrepublik Deutschland
• 1985 Bayerische Akademie der Wissenschaften
• 1985 Nobelpreis für Physik, Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften, Schweden
• 1982 Hewlett Packard Europhysics Prize, European Physical Society (EPS)
• 1981 Walter-Schottky-Preis, Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG)