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„Ein Gebäude mit internationaler Strahlkraft“ – „Ein Ort der Spitzenforschung“ – „Ein Kristallisationspunkt der Zukunftsgestaltung“: Das Institut für Topologische Isolatoren der Universität Würzburg erhielt schon bei der Grundsteinlegung jede Menge Lob.
17,73 Millionen Euro plus weitere rund 3,4 Millionen Euro für Großgeräte und die Erstausstattung: Das sind die finanziellen Rahmendaten für den Forschungsneubau des „Institut für Topologische Isolatoren“ (ITI) der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU). Am Freitag, 12. Juli 2019, haben die Beteiligten gemeinsam mit Bayerns Wissenschaftsminister Bernd Sibler sowie zahlreichen weiteren Vertretern aus Politik und Wissenschaft den Grundstein für das Gebäude auf dem Campus Hubland Süd gelegt.
Der Neubau steht unter der Leitung von Professor Laurens Molenkamp, Inhaber des Lehrstuhls für Experimentelle Physik III an der JMU. Im Mittelpunkt der Forschung dort steht die Erforschung von sogenannten „Topologischen Isolatoren“, die unter anderem die Grundlage für künftige Elektronik und Quantencomputer darstellen.
Der Forschungsbau bietet den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern Laborräume zur Herstellung elektronischer Bauelemente unter Reinraumbedingungen sowie Experimentierhallen für physikalische Untersuchungen. Der Wissenschaftsrat hat diesen Forschungsbau im Jahr 2015 befürwortet; die förderfähigen Gesamtkosten werden durch den Bund und den Freistaat Bayern getragen.
Bauliche Konzeption
Der Forschungsbau besteht aus drei oberirdischen Geschossen und einem teilunterkellerten Untergeschoss mit Platz für Labore und zugehörige Nebenräume auf rund 640 Quadratmetern Nutzfläche – rund 385 Quadratmeter davon in Reinraumqualität. Weitere rund 400 Quadratmeter stehen für Büros zur Verfügung. Im ersten Stock befindet sich ein Technikgeschoss, das vorwiegend Flächen für die aufwendige Lüftungstechnik der Reinraumlabore im Erdgeschoss bereitstellt.
Die Gebäudehülle spiegelt die innere Funktion wieder: Der Baukörper erscheint nach außen als homogene Box mit einheitlicher Traufkante. Öffnungen und Einschnitte sind funktional begründet. Die Forschungs- und Technikflächen des Erd- und 1. Obergeschosses werden geschlossen ausgebildet. Ausschlaggebend hierfür sind die Laborräume, die sehr empfindlich auf Tageslicht und Wärme reagieren. Im Gegensatz dazu öffnet sich die Fassade des 2. Obergeschosses konsequent in zusammenhängenden Bändern, um einen direkten Bezug des Arbeitsumfeldes zur Umgebung herzustellen und Ausgleich zur introvertierten Laborarbeit zu schaffen.
Das Institut für Topologische Isolatoren (ITI)
Die Forschung zu topologischen Isolatoren hat sich in den vergangenen Jahren zu einem der aktivsten Felder im Bereich neuer Materialien entwickelt. Aufgrund des großen Potenzials für Informations- und Kommunikationsanwendungen und der allgemeinen Entwicklung der heutigen Informationsgesellschaft widmen sich international viele renommierte Forschergruppen und selbst Firmen wie Microsoft der Entwicklung von Bauelementen auf der Basis topologischer Isolatoren.
An dieser Stelle setzt das Konzept zu einem „Institut für Topologische Isolatoren“ (ITI) an. Die gegenwärtige Vorreiterrolle der Arbeitsgruppe von Professor Laurens W. Molenkamp auf diesem Gebiet soll durch den Forschungsbau mit einer weltweit einzigartigen Geräte-Infrastruktur und durch die Einrichtung von schlagkräftigen Forschungsgruppen an der Universität Würzburg weiter ausgebaut werden, um die Wettbewerbsfähigkeit im Vergleich zu Arbeitsgruppen vor allem in USA und Japan zu erhalten und auszubauen.
An dem Institut zukünftig die Forschungsgebiete der Materialherstellung, Analyse und lithographischen Strukturierung als Grundlage für die Bauelemententwicklung in einem Forschungsgebäude zusammengeführt. Durch die Verbindung sämtlicher Technologie-Teilbereiche mittels eines Ultra-Hoch-Vakuum-Transfersystems wird die Möglichkeit geschaffen, topologische Isolatoren in einer bisher nicht erreichten und weltweit einzigartigen Reinheit vom Wachstum bis zum Bauelement zu führen. Dies ist insbesondere aufgrund der empfindlichen, funktionalen Oberflächen ein entscheidender Innovationsvorsprung.
Topologische Isolatoren
Topologische Isolatoren sind eine neue Materialklasse mit einzigartigen elektrischen Eigenschaften. Ihre Existenz wurde erstmals 2007 am Würzburger Lehrstuhl von Laurens W. Molenkamp nachgewiesen. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie nur an der Oberfläche elektrisch leitend sind, ansonsten einem konventionellen Isolator entsprechen. Zusätzlich weisen die elektronischen Oberflächenzustände abhängig von der Bewegungsrichtung eine feste Spin-Polarisation (Magnetisierung) auf, wodurch sie ein großes Potential für neuartige elektronische Bauelemente sowohl im Bereich der Spintronik als auch für die Realisierung von Quanten-Computern haben.
Für seine Forschungen wurde Laurens Molenkamp vielfach ausgezeichnet: Er erhielt unter anderem 2010 den renommierten Europhysics Prize, 2013 den Physics Frontiers Prize, 2014 den Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft und 2018 den Bayerischen Maximiliansorden für Wissenschaft und Kunst.
Im Erdgeschoss Reinräume, im ersten Stock die Technik und darüber Büros und Besprechungsräume: So wi ...
Bild: Staatliches Bauamt Würzburg
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Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Information technology, Materials sciences, Physics / astronomy
transregional, national
Organisational matters
German
Im Erdgeschoss Reinräume, im ersten Stock die Technik und darüber Büros und Besprechungsräume: So wi ...
Bild: Staatliches Bauamt Würzburg
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