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Professor Philip J.W. Moll, Direktor am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg, erhält einen ERC Consolidator Grant in Höhe von €3 Millionen, um die Grenzflächen zwischen verschiedenen Regionen in stark korrelierten Kristallen zu erforschen. Das Verständnis dieser Wechselwirkungen ist ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung fortschrittlicher Materialien, deren Elektronen exotische Verhaltensweisen zeigen - die so genannten Quantenmaterialien. Während die Geräte des „Siliziumzeitalters“ auf der Kombination von Halbleitern und Metallen basieren, bilden Quantenmaterialien die Grundlage für schnelle und effiziente Zukunftstechnologien.
Moll, der am MPSD die Abteilung für Mikrostrukturierte Quantenmaterie leitet, setzt bestimmte Materialien hohen Magnetfeldern und tiefen Temperaturen aus und untersucht dabei ihre Reaktionen auf mechanische Verspannung. Mikrostrukturierte Materialien können sich unter Verformung radikal verändern, indem sie zum Beispiel magnetisch oder supraleitend werden.
Bislang konzentrierte sich das Design von Quantenmaterialien auf die Verbindung von zwei unterschiedlichen Materialien, wie Moll erklärt: „Wenn sich zwei unterschiedliche Materialien berühren, erben die Elektronen an der Grenzfläche die Eigenschaften beider Bestandteile. Dadurch entsteht ein neues elektronisches Verhalten, das sich grundlegend von der Summe der Ausgangsmaterialien unterscheidet.“
Der ERC Consolidator Grant ermöglicht es Moll jedoch, einen anderen Ansatz zu verfolgen: Sein Team wird stattdessen Grenzflächen zwischen verschiedenen elektronischen Zuständen im gleichen Material erzeugen und untersuchen. „Das ehrgeizige Ziel des ERC-Projekts XBEND ist es, ein neues Paradigma für Schnittstellen zwischen zwei Regionen mit unterschiedlichen elektronischen Wechselwirkungen innerhalb desselben Einkristalls zu erforschen, zum Beispiel Supraleitung, Magnetismus, gerichtete Leitfähigkeit bekannt als ‚Nematizität‘, und viele weitere komplexe elektronische Ordnungen. Solche korrelierten Materialien sind dafür bekannt, dass sie sich auch durch geringen Druck leicht umschalten lassen, beispielsweise von einem magnetischen in einen supraleitenden Zustand“, so Moll.
„Im Gegensatz zu früheren Experimenten, bei denen große Kristalle mit sorgfältig vorbereiteter gleichmäßiger Verzerrung untersucht wurden, wird XBEND Mikrostrukturen erzeugen, bei denen die Kristallstruktur sich innerhalb einer Probe stark verändert. Dies wird es uns ermöglichen, Landschaften des elektronischen Verhaltens zu entwerfen und die Berührungspunkte zwischen elektronisch unterschiedlichen Regionen zu untersuchen.“
Moll hofft, in Zukunft völlig neue Wege für das Design und die Kontrolle über korrelierte Elektronenzustände jenseits traditioneller Einkristalle zu finden. Gleichzeitig wird diese Forschung systematisch die wichtige, aber oft übersehene, Rolle von unerwünschten Verzerrungen als wahrscheinlicher Ursprung von inkompatiblen experimentellen Daten erforschen, welche große Debatten auf dem Gebiet der korrelierten Materie auslösen.
Philip Moll ist seit 2021 Direktor des MPSD. Seine Abteilung erforscht Quantenmaterialien auf der Mikroskala und entwickelt neue Techniken zur Herstellung hochwertiger kristalliner Mikrostrukturen für Messungen des elektrischen Transports, der Magnetisierung oder der Wärmeleitfähigkeit.
Nach seiner Promovierung 2012 an der ETH Zürich arbeitete Moll dort bis 2014 als Postdoktorand. Anschließend forschte er bis 2016 an der UC Berkeley (USA) und wechselte dann als Leiter der Forschungsgruppe Physik der mikrostrukturierten Quantenmaterie an das Max-Planck-Institut für chemische Physik fester Stoffe. Im Jahr 2018 wurde er Assistenzprofessor am Institut für Werkstoffe der EPFL.
2014 erhielt er den ABB-Preis der Schweizerischen Physikalischen Gesellschaft und 2017 einen ERC Starting Grant. Im darauffolgenden Jahr wurde er mit dem Nicholas-Kurti-Wissenschaftspreis und einem Professorenstipendium des Schweizerischen Nationalfonds ausgezeichnet. Im Jahr 2020 wurde er als World Economic Forum Young Scientist ausgewählt.
Der Europäische Forschungsrat hat in dieser Förderrunde Consolidator Grants in Höhe von insgesamt €657 Millionen an Forscher*innen aus 37 Ländern vergeben. Mit den renommierten Grants werden rund 1.950 Arbeitsplätze für Postdoktoranden, Doktoranden und assoziiertes Personal geschaffen. Von 2.222 Vorschlägen wurden 321 (14,4 %) angenommen.
Jenny Witt, MPSD Kommunikation und PR: jenny.witt@mpsd.mpg.de
https://www.mpsd.mpg.de/709711/2023-01-moll-erc
Philip J.W. Moll, Direktor der Abteilung Mikrostrukturierte Quantenmaterie am Max-Planck-Institut fü ...
MPSD
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students, all interested persons
Materials sciences, Physics / astronomy
transregional, national
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