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Hochentropielegierungen – Mischlegierungen aus vielen Elementen in jeweils hoher Konzentration – stehen im Mittelpunkt der Arbeit von Dr. Fritz Körmann. Ab Oktober 2025 wird der Materialforscher am Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation (ICAMS) mit einer Heisenberg-Stelle der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Dieses renommierte Programm der DFG richtet sich an exzellente Nachwuchsforschende und ermöglicht es ihnen, sich auf eine akademische Leitungsposition vorzubereiten und ihre wissenschaftliche Reputation weiter auszubauen.
Hochentropielegierungen haben sich in den vergangenen zwei Jahrzehnten als eine spannende neue Materialklasse etabliert. Ihr besonderer Reiz liegt im enormen Gestaltungsspielraum: Durch die gleichzeitige Kombination mehrerer chemischer Elemente können Werkstoffe mit vielfältigen maßgeschneiderten Eigenschaften entwickelt werden. So lassen sich mechanische Stabilität, magnetische Eigenschaften oder Korrosionsbeständigkeit gezielt miteinander kombinieren und optimieren.
Computermodelle und maschinelles Lernen
Fritz Körmann wird sich schwerpunktmäßig der Frage widmen, wie sich Atome in diesen komplexen Legierungen anordnen und wie sich diese Ordnungszustände – insbesondere lokale Nahordnungen („short-range order“) – auf die Materialeigenschaften auswirken. „Solche Nahordnungen sind bislang experimentell nur schwer zugänglich, werden aber zunehmend wichtiger, um das Verhalten dieser Materialien präziser zu beschreiben“, erklärt Körmann. „Hier setze ich an, indem ich neue Computermodelle und Methoden des maschinellen Lernens entwickle, die eine realistischere Abbildung dieser atomaren Strukturen erlauben.“
Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Simulation der Materialien unter realistischen Bedingungen. Hochentropielegierungen stellen hier eine besondere Herausforderung dar, da der enorm große chemische Phasenraum sowie zusätzliche Effekte wie magnetische Anregungen, Gitterschwingungen und deren Kopplungen berücksichtigt werden müssen. Viele dieser Legierungen enthalten zudem Übergangsmetalle mit komplexen magnetischen Wechselwirkungen, die sich direkt auf die Stabilität und die thermischen Eigenschaften auswirken. Mithilfe von maschinell gelernten Potenzialen soll es möglich werden, diese vielfältigen Effekte realistisch und quantitativ zu erfassen. „Langfristiges Ziel ist es, Modelle zu entwickeln, die nicht nur im Nachhinein erklären, sondern dann auch eingesetzt werden können um gezielt neue Legierungen mit verbesserten Materialeigenschaften am Computer zu finden“, plant der Forscher.
Einzigartige Forschungsumgebung in Bochum
Die Ruhr-Universität Bochum bietet dafür ideale Rahmenbedingungen: Hier gibt es einerseits international führende Arbeitsgruppen in der Theorie, die maschinell gelernte Potenziale entwickeln, und andererseits exzellente experimentelle Gruppen, die mit modernsten Methoden an diesen komplexen Legierungen arbeiten. „Diese einzigartige Kombination bietet mir die Möglichkeit, eng mit führenden Forschenden aus beiden Bereichen zusammenzuarbeiten – eine wesentliche Voraussetzung, um die Zusammenhänge zwischen atomarer Struktur und makroskopischen Eigenschaften dieser Materialklasse aufzuklären“, so Fritz Körmann.
Zur Person
Fritz Körmann studierte Physik in Aachen und Berlin und promovierte 2011 am Max-Planck-Institut für Eisenforschung mit summa cum laude. Forschungsstationen führten ihn nach Düsseldorf und Delft – wo er mehrere Jahre eine Nachwuchsgruppe leitete – sowie nach Berlin und Stuttgart.
Dr. Fritz Körmann
Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation (ICAMS)
Ruhr-Universität Bochum
E-Mail: fritz.koermann@ruhr-uni-bochum.de
Fritz Körmann erhält eine renommierte Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.
Copyright: © RUB, Marquard
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