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Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert gemeinsam mit dem Schweizerischen Nationalfonds (SNF) die Einrichtung der neuen Forschungsgruppe „Optical Control of Quantum Materials (OPTIMAL)“. Die ortsverteilte Gruppe wird von der RWTH Aachen koordiniert und steht unter der Leitung von Professor Dante Kennes, Inhaber des Lehrstuhls für Theoretische Physik der kondensierten Materie. Ziel des Projekts ist es, die funktionalen Eigenschaften neuartiger Materialien mithilfe von Licht gezielt zu steuern – ein innovativer Ansatz, der theoretische und experimentelle Physik verbindet.
An der Forschungsgruppe sind insgesamt 13 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von 12 Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen beteiligt. Die Hälfte der Gruppe konzentriert sich auf theoretische Physik, während die andere Hälfte experimentell arbeitet. Im Mittelpunkt des Vorhabens stehen sogenannte Quantenmaterialien – Materialien, deren atomar-quantenmechanische Effekte auch auf makroskopischer Ebene eine zentrale Rolle spielen. OPTIMAL untersucht, wie sich diese einzigartigen Materialien mit Licht manipulieren lassen, um neue Zustände oder Verhaltensweisen zu erzeugen. Lichtimpulse fungieren dabei als eine Art „Schalter“, der Materialeigenschaften schnell und reversibel verändert – im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden wie chemischen Veränderungen, Druck oder Temperaturanpassungen.
Die Herausforderung besteht darin, das Verhalten dieser Materialien im „Nichtgleichgewicht“, also unter dem Einfluss von Licht, besser zu verstehen. „Dieses Verhalten ist komplex und noch nicht vollständig erforscht. Zudem erschweren unerwünschte Nebeneffekte, wie die Erwärmung der Materialien, die gezielte Steuerung“, erklärt Professor Dante Kennes, Inhaber des Lehrstuhls für Theoretische Physik der kondensierten Materie der RWTH und Sprecher der Forschungsgruppe.
Um diese Probleme zu adressieren, kombiniert die Forschungsgruppe moderne experimentelle Techniken mit fortschrittlichen theoretischen Modellen. Der Fokus liegt auf zwei Materialgruppen: Sogenannten Mott-Isolatoren – Materialien, in denen Wechselwirkungen zwischen Spin, Ladung und Atomgitter entscheidend sind – und supraleitenden metallischen Verbindungen, die bei bestimmten Temperaturen ihre elektrische Leitfähigkeit ohne Widerstand verlieren.
In der ersten Projektphase werden die Materialien detailliert untersucht, um ihre Reaktion auf Licht besser zu verstehen. Ziel der zweiten Phase ist es, Methoden zu entwickeln, die es ermöglichen, diese Materialien mit minimalem Laseraufwand gezielt zu steuern. Langfristig könnten die Erkenntnisse den Weg für neue Technologien ebnen, die auf Quantenmaterialien basieren.
Prof. Dante Kennes
Lehrstuhl für Theoretische Physik der kondensierten Materie
Tel.: +49 241 80 27022
Mail: dante.kennes@rwth-aachen.de
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Physik / Astronomie
überregional
Forschungsprojekte, Wettbewerbe / Auszeichnungen
Deutsch
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