Diamanten als Magnetsensor (NV-Zentrum)

Workshop für Klasse 11 - 13

Workshop: Quantenphänomene im Diamanten.

Ein Angebot für Physikkurse der Klassen 11–13

Wie sieht moderne Quantenforschung heute aus? In diesem Workshop erleben Schüler:innen, wie faszinierend und praxisnah Quantenphysik sein kann. Mit echten Experimenten entdecken sie, dass die Welt der Quantenzustände, Magnetfelder und Fluoreszenz nicht nur Theorie ist – sondern die Grundlage für Technologien, die unsere Zukunft prägen: von medizinischen Anwendungen bis hin zur Materialforschung.

Was erwartet die Lerngruppen?

Diamanten bestehen nicht nur aus Kohlenstoff – in manchen von ihnen gibt es winzige Gitterfehler, bei denen ein Stickstoffatom und eine Fehlstelle zwei Kohlenstoffatome ersetzen. Diese besonderen Punkte nennt man NV-Zentren (Nitrogen-Vacancy-Center / Stickstoff-Fehlstellen-Zentrum). Sie leuchten charakteristisch, wenn man sie mit Lasern anregt, und reagieren empfindlich auf magnetische Felder. Diese Zentren haben besondere Eigenschaften:

  • Im Mittelpunkt des Workshops steht deshalb das NV-Zentrum-Experiment. Die Schüler:innen lernen, wie diese leuchtenden Zentren funktionieren, und untersuchen, wie man mit ihnen winzige magnetische Felder sichtbar machen kann. Dabei entdecken sie, dass hinter dem geheimnisvollen Glühen im Diamanten spannende Quantenphänomene stecken.
  • Dabei stoßen sie auch auf den Zeeman-Effekt – ein Phänomen, bei dem sich Energieniveaus in einem Magnetfeld aufspalten..

Lerninhalte auf einen Blick.

Der Workshop knüpft direkt an Inhalte des Physikunterrichts an, besonders an:

  • Fluoreszenz
  • Quantenzustände und Quantenmechanik
  • Magnetische Felder und Zeeman-Effekt
  • Anwendungen moderner Quantentechnologien

Workshop: Diamanten als Magnetsensor

Dieser Workshop macht Quantenphysik greifbar. Lernende erleben forschungsnahe Methoden, echte Hightech-Experimente – und spüren, wie spannend Naturwissenschaft werden kann, wenn Theorie auf erlebbare Realität trifft.

Themen:Diamanten als Magnetsensor
Dauer: 90 Minuten
Zeitraum:bis Juli 2026
Klasse:11-13
Kosten:3 € pro Person zzgl. Tagesticket, max.  10 - 15 Personen

Ablauf.

  1. Einführungsvortrag
    Fluoreszenz, NV-Zentren, Quantenzustände & ihre Anwendungen
  2. Experimentphase
    Kalibrierung, Durchführung und Messungen am NV-Zentrum
  3. Auswertung & Diskussion
    Gemeinsame Analyse der Ergebnisse, Diskussion und Klärung offener Fragen