06.09.2022

Dynamik im Quantenbereich nutzbar machen

Projekt an der Universität Oldenburg zielt auf Quanteneffekte in Nanosystemen.

Bislang unverstandene quanten­mechanische Effekte in Nanosystemen sichtbar zu machen, genauer zu erforschen und gegebenenfalls für Anwendungen nutzbar zu machen, ist Ziel eines neuen Projekts an der Universität Oldenburg. In winzigen Strukturen, die nur aus wenigen Tausend Atomen bestehen, lassen sich viele interessante quanten­physikalische Phänomene erzeugen und beobachten – mit Anwendungs­möglichkeiten etwa in der Photovoltaik, Informations­verarbeitung oder im Energie­transport. An der Universität Oldenburg befassen sich mehrere Forschungs­gruppen am Institut für Physik und am Institut für Chemie mit Vorgängen in solchen Nanostrukturen.

 

Abb.: Um Prozesse in Nanostrukturen gleichzeitig auf kleinsten Raum- und...
Abb.: Um Prozesse in Nanostrukturen gleichzeitig auf kleinsten Raum- und Zeitskalen beobachten zu können, nutzen die Forscher auch selbst entwickelte Instrumente, die etwa ultrakurze Laserpulse erzeugen. (Bild: D. Schmidt / U. Oldenburg)

Das Land Niedersachsen fördert diese Forschung nun im Projekt DyNano („Dynamik auf der Nanoskala: Von kohärenten Elementar­prozessen zur Funktionalität“) aus dem Programm „Spitzen­forschung in Niedersachsen“ (SPRUNG, ehemals Nieder­sächsisches Vorab) mit rund 2,4 Millionen Euro über drei Jahre. Ziel des Projekts ist es, den Grundstein für einen national führenden und international sichtbaren Forschungsverbund auf dem Gebiet der nanoskaligen Dynamik zu legen und auf dieser Basis koordinierte Forschungs­projekte einwerben zu können.

Sprecher des Verbundvorhabens ist der Physiker Christoph Lienau. Insgesamt sind elf Arbeitsgruppen des Instituts für Physik und zwei Arbeitsgruppen des Instituts für Chemie beteiligt. „Wir wollen hoch­aktuelle experimentelle und theoretische Ansätze, die verschiedene Oldenburger Gruppen in den vergangenen Jahren auf diesem Gebiet entwickelt haben, bündeln, miteinander vernetzen und weiterentwickeln“, betont der Forscher. Gemeinsam strebe man an, bislang unverstandene quantenmechanische Effekte in Nanosystemen sichtbar zu machen, genauer zu erforschen und gegebenenfalls für Anwendungen nutzbar zu machen. Dabei wollen sich die Teams vor allem auf Phänomene konzentrieren, die bei Raumtemperatur ablaufen und damit für zukünftige Anwendungen besonders interessant sind.

Einen Schwerpunkt bilden Nanostrukturen, in denen sich Licht und Materie zu besonderen Quanten­zuständen verbinden. Der Oldenburger Arbeits­gruppe „Quanten­materialien“ von Christian Schneider war es im vergangenen Jahr gelungen, in extrem dünnen Halbleitern, die nur aus drei Lagen von Atomen bestehen, eine solche Kopplung herzustellen und das Material außerdem dazu zu bringen, Laserlicht auszusenden. Dieses und ähnliche Systeme wollen die Forscher nun genauer untersuchen.

In einem zweiten Schwerpunkt erforschen mehrere Teams, wie Elektronen und Energie zwischen Nanostrukturen übertragen werden. Die Oldenburger Forscher nehmen Anwendungen in der Photovoltaik und in der Photokatalyse in den Blick, dabei geht es um die Aktivierung von chemischen Reaktionen durch Licht.

Um den Transport von Elektronen, Lichtteilchen und Energie auf einer Skala von wenigen Milliardstel Metern zu beobachten, setzen die Physiker im dritten Schwerpunkt verschiedene neuartige Mikroskopie­verfahren ein. „In Oldenburg verfügen wir über mehrere außergewöhnliche, teils selbst entwickelte Instrumente, mit denen wir Prozesse in Nanostrukturen gleichzeitig auf kleinsten Raum- und Zeitskalen beobachten können“, berichtet Lienau.

Das Vorhaben DyNano ergänzt andere laufende und geplante Programme, insbesondere die Aktivitäten im Forschungs­verbund „Quantum Valley Lower Saxony“. Eine enge Zusammenarbeit mit führenden Forschern im Bereich der Quantenphysik in Niedersachsen und benachbarten Regionen ist geplant.

U. Oldenburg / DE

 

Weitere Infos

Weiterbildung

Weiterbildungen im Bereich Quantentechnologie
TUM INSTITUTE FOR LIFELONG LEARNING

Weiterbildungen im Bereich Quantentechnologie

Vom eintägigen Überblickskurs bis hin zum Deep Dive in die Technologie: für Fach- & Führungskräfte unterschiedlichster Branchen.

Virtuelle Jobbörse

Virtuelle Jobbörse
Eine Kooperation von Wiley-VCH und der DPG

Virtuelle Jobbörse

Innovative Unternehmen präsentieren hier Karriere- und Beschäftigungsmöglichkeiten in ihren Berufsfeldern.

Die Teilnahme ist kostenfrei – erforderlich ist lediglich eine kurze Vorab-Registrierung.

Meist gelesen

Themen