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Leistungsbeschreibung für die Beschaffung
eines kryogenen Magnetsystems
Version: 1.0 Datum: 22.10.2026
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Statement of Requierments
1. EINLEITUNG
1.1 Überblick
Die Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e. V. (kurz: Max-Planck-Gesellschaft, MPG) ist eine der führenden Institutionen der Grundlagenforschung in Deutschland.
Der gemeinnützige Verein unterhält 84 Forschungseinrichtungen, überwiegend Max-Planck-Institute. Die Generalverwaltung in München wird von einem oder mehreren Generalsekretären geleitet.
Die Max-Planck-Gesellschaft widmet sich vorrangig der Grundlagenforschung in den Natur-, Sozial- und Geisteswissenschaften. Die Arbeit ihrer Institute ergänzt die Forschung an Universitäten und anderen Forschungsorganisationen. Sie konzentriert sich auf Themen, die wegen ihrer Interdisziplinarität oder des hohen Ressourcenbedarfs von anderen Einrichtungen der Grundlagenforschung nicht ausreichend bearbeitet werden können.
Die Max-Planck-Gesellschaft kooperiert mit zahlreichen Universitäten und weiteren Partnern. Ihre Forschungsergebnisse dienen dem Gemeinwohl.
1.1.1 Projektüberblick und Ziel der Beschaffung
Die Abteilung von Prof. Moll am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) entwickelt und untersucht elektronische Prototypen aus neuartigen Quantenmaterialien. Im ERC-Consolidator-Projekt XBend wird untersucht, wie mechanische Verformung (Biegen, Verdrehen) die Eigenschaften der Proben verändert. Dafür müssen die Ausgangsmaterialien thermodynamisch und elektrisch charakterisiert werden. Die Ergebnisse müssen über viele Proben und die gesamte Projektlaufzeit hinweg reproduzierbar und vergleichbar sein, auch zwischen verschiedenen Messmethoden. Die Entwicklung und Validierung einer eigenen Messmethode mit dieser Genauigkeit würde mehrere Jahre dauern und die Projektlaufzeit überschreiten. Erforderlich ist daher ein kommerziell verfügbares, etabliertes System. Die ERC-Gutachter aus verschiedenen Bereichen der Physik haben eine solche Lösung als notwendig für den Projekterfolg angesehen.
Ziel dieser Beschaffung ist ein kryogenes Magnetsystem (14 T, trockener Betrieb, Quantum Design, Probenpuck- kompatibel) einschließlich Installation und Einweisung, das die in den folgenden Abschnitten genannten technischen Anforderungen erfüllt.
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2. SPEZIFIKATIONEN UND ANFORDERUNGEN
2.1 Wissenschaftliche Reproduzierbarkeit
Reproduzierbarkeit ist ein Grundprinzip guter wissenschaftlicher Praxis. Messergebnisse müssen von derselben und von anderen Gruppen unter gleichen Bedingungen bestätigt werden können. Daraus folgen für dieses Projekt drei Anforderungen: • Temperaturbereich, Kühlrate und Magnetfeldstärke und Magnetfeldstabilität müssen definiert und wiederholbar sein. • Die Messungen müssen untereinander vergleichbar sein. • Die Messungen müssen mit der vorhandenen Ausstattung und früheren Datensätzen der Gruppe vergleichbar sein, hier spezielle Aufbauten zum biegen von Proben basierend auf AttoCube-Positinierern, Wärmekapzitätsmessaufbau von Quantum Design, thermische Leitfähigkeitsmessung von Quantum Design, Quantum Design Rotator und Quantum Design Helium 3 System. Die Gruppe verfügt bereits über einen Quantum Design Dynacool System mit 14T Magnet, sowie eine Quantum Design Rotator, Messoption zur spezifischen Wärme, thermischen Leitfähigkeit und Helium-3 System von Quantum Design, sowie eigens entwickelte Messaufbauten speziell auf das QD-Pucksystem angepasst. Alle beruhen auf dem Pucksystem. All Opten sind wegen der Probenaufnahme nur in einem damit kompatiblen System nutzbar. Ein Wechsel der Plattform würde eine systematische Unsicherheit einführen und zu weiteren Entwicklungsprozessen führen, die sich nicht von echten Materialeffekten trennen lässt. Das würde die Auswertbarkeit und Publizierbarkeit der Daten gefährden.
Für Wärmekapazität und thermische Leitfähigkeit ist außerdem eine kommerziell verfügbare, validierte Messmethode nötig, welche die bestehenden Optionen integriert oder kostenneutral neue anbietet. Die Magnettechnologie muss mit den vorhandenen Magnetsystemen der Gruppe vergleichbar sein das es bei Magnetfeldsweeps auf die Stärke von Flusssprüngen ankommt. Gesucht wird daher ein Hersteller, der Magnete von Oxford Instruments verwendet und die vohandenen Messoptionen in sein System direkt integriert hat.
2.2 Anforderungen aus dem Messprogramm
Temperaturführung Für die Vorcharakterisierung großer Einkristalle ist ein linearer Temperaturverlauf bei Kühlraten von bis zu 10 K/min von Raumtemperatur bis unter 10 K erforderlich. Dabei muss ein linearer Temperaturverlauf auch von 2K bis 400K möglich sein, welcher nicht durch den Lambda-Punkt oder den Verdampfungspunkt von Helium beeinträchtigt wird. Die Gruppe hat langjährige Erfahrung mit mehreren Kryostatsystemen. Die Gruppe hat langjährige Erfahrung mit mehreren Kryostatsystemen. Einen linearen und wiederholbaren Verlauf in diesem Bereich hat bisher nur ein System mit folgender Technik geliefert: • Probenkühlung im geschlossenen Kreislauf über eine Impedanzkapillare, die einen sehr stabilen Heliumfluss ermöglicht. • Standardisierter Probenpuck, der die Kühllast unabhängig vom jeweiligen Experiment macht.
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Systeme mit Nadelventil erreichen eine hohe Temperaturstabilität. Bei schnellen Temperaturänderungen reagieren sie nach unserer Erfahrung jedoch nichtlinear und weniger reproduzierbar.
Magnetfeld Wir benötigen für die Beobachtung von quantenkoheränten Prozessen in stark korrelierten Systemen ein Magnetfeld von 14T um diese Prozesse im vorhanden Temperaturbereich zu beobachten. Es sind bereits Magnete von 9T bis 18T im Haus verfügbar. Um auch an sehr reinen Kristallen diese Effekten im Bereich von niedriegen Felder zu beobachten sind Magnete mit sehr wenig Flussprüngen notwendig. Dies ist reproduzierbar über verschiedene Magnete nur bei Oxford Instruments gegeben.
Kühlung und Temperaturbereich Wegen der aktuellen Heliumknappheit muss das System ohne größere Mengen flüssiges Helium auskommen. Daher ist ein trockenes System mit Pulse-Tube-Kühler erforderlich. Unkonventionelle Supraleiter im Projekt haben Sprungtemperaturen um oder unter 1 K. Daher muss das bestehende Helium-3 System von Quantum Design im System Nutzbar sein.
2.3 Leistungsverzeichnis
Die folgenden Mindestanforderungen sind zwingend und müssen erfüllt werden. Sie ergeben sich aus der geforderten wissenschaftlichen Reproduzierbarkeit und der Kompatibilität mit der vorhandenen Infrastruktur. Die Erfüllung ist im Angebot durch Datenblätter oder Messprotokolle nachzuweisen. • 14-T-Magnet von Oxford Instruments • Kompatibilität mit dem Quantum-Design-Probenpuck und Helium-3 System • Hochvakuum-Probenraum • Probenraum größer 20 mm • Steuersoftware mit Sequencer-Funktion • Direkte Integration des Quantum-Design-Helium-3-System, Quantum Design Rotator, Quantum Design Spezifische Wärme Option, Quantum Design Thermische Leitfähigkeit Option in die Steuersoftware • LabVIEW-Treiber für die externe Steuerung, auch über Server-Client-Interface • Pulse-Tube-Kühler • Probenkühlung im geschlossenen Kreislauf auf Basis einer Impedanzkapillare • Temperaturbereich von unter 2 K bis 400 K • Service und technischer Support müssen in Deutschland (oder der EU) verfügbar sein und bei Bedarf innerhalb der Gewährleistungszeit einen Vor-Ort-Einsatz innerhalb von drei Werktagen ermöglichen. • Unbegrenzter Remote-Support per E-Mail/Telefon zur Fehlerbehebung und Optimierung. • Installation, Inbetriebnahme und praktische Einweisung für mindestens drei Nutzer vor Ort bei Lieferung, mit der Option auf eine weitere Schulung nach einer ersten Betriebsphase.
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3. ANSPRECHPARTNER
Datum: 21.10.2026
Auftraggeber: Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie
Technischer Ansprechpartner: Carsten Putzke
Ansprechpartner Einkauf: Ibrahim Yildirim
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