DFG-FörderungNeue Emmy Noether-Nachwuchsgruppe erforscht Eigenschaften von Quantenmaterialien

Foto: UHH/Krüger

Dr. Johannes Tölle aus dem Fachbereich Chemie der Universität Hamburg wird die neue Emmy Noether-Nachwuchsgruppe leiten.

Ein zentrales Anliegen ist dabei das Verständnis von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen, also wie die zugrundeliegende molekulare Struktur dieser Materialien mit ihren physikalischen Eigenschaften zusammenhängt. Dies stellt eine entscheidende Grundlage für die gezielte Verbesserung bestehender Materialien sowie die Entwicklung neuer Materialien mit optimierten Eigenschaften dar.

In molekularen Quantenmaterialien gestaltet sich die Erforschung der Zusammenhänge jedoch besonders schwierig, da ihre Eigenschaften auf komplexe quantenmechanische Wechselwirkungen von Elektronen zurückzuführen sind. Es besteht weitgehend Einigkeit darüber, dass diese Effekte aus dem kollektiven Verhalten von Elektronen in den Materialien resultieren. Doch dieses ist in vielen Fällen bislang nicht ausreichend verstanden.

Theoretische Methoden bieten sich hier besonders an, um die zugrunde liegenden mikroskopischen Prozesse direkt zu untersuchen. Allerdings sind die derzeit verfügbaren Ansätze nicht in der Lage, die relevanten quantenmechanischen Effekte mit der erforderlichen Genauigkeit zu beschreiben.

Die Arbeit der neuen Emmy Noether-Gruppe an der Universität Hamburg setzt genau dort an: „Unser Projekt verfolgt das Ziel, neuartige theoretische Methoden zu entwickeln, die eine verlässliche und detaillierte Untersuchung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in molekularen Quantenmaterialien ermöglichen“, sagt Dr. Johannes Tölle, Nachwuchsgruppenleitung am Institut für Anorganische und Angewandte Chemie. Mit seinem Team wird er diese neuartigen Ansätze entwickeln und in effizienten Computerprogrammen umsetzen.

Da molekulare Quantenmaterialien ein breites Spektrum potenzieller Anwendungen bieten – von modernen Speichersystemen wie Random Access Memory bis hin zu verlustfreien Stromnetzen – wäre eine genaue Beschreibung von großer Bedeutung für verschiedene wirtschaftliche und gesellschaftliche Bereiche.

1,3 Millionen Euro durch das Emmy Noether-Programm

Die Förderung erfolgt im Rahmen des Emmy Noether-Programms der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), das herausragenden Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern den Aufbau und die eigenständige Leitung einer Forschungsgruppe ermöglicht. Für das auf sechs Jahre angelegte Projekt stehen rund 1,3 Millionen Euro zur Verfügung.