Von topologischen zu geometrischen Quantenmaterialien
Johannes Mitscherling baut an der Uni Würzburg eine neue Emmy-Noether-Gruppe auf.
Seit August stellt der theoretische Festkörperphysiker eine neue Emmy-Noether-Gruppe auf, die am Lehrstuhl für Theoretische Physik IV der Universität Würzburg angesiedelt ist. Zusammen mit seinem Team wird er neuartige Quantenmaterialien und die damit verbundenen Phänomene mithilfe geometrischer Methoden untersuchen. Zuletzt forschte er in den Gruppen von Libor Šmejkal am MPI für Physik komplexer Systeme in Dresden und Professor Joel Moore an der University of California in Berkeley.
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert die Arbeit von Dr. Mitscherling und seiner Gruppe in den kommenden sechs Jahren mit knapp 1,9 Millionen Euro. Mit dem Emmy-Noether-Programm ermöglicht die DFG herausragenden Forschenden, sich schon früh in ihrer Karriere durch die Leitung einer eigenen Forschungsgruppe für eine Hochschulprofessur zu qualifizieren.
„Es ist beeindruckend, welche experimentellen Fortschritte in der Quantensimulation und Materialforschung in den letzten Jahren erzielt wurden. Forschende sind mittlerweile in der Lage, Wellenfunktionen der Elektronen gezielt zu erzeugen und zu kontrollieren. Um die Quantenphysik dieser Systeme besser verstehen und vorhersagen zu können, brauchen wir auf theoretischer Seite intuitive und zugleich quantitative Methoden, die über die globalen Eigenschaften der Wellenfunktionen, deren Topologie, hinausgehen“, beschreibt Mitscherling die Motivation seiner Arbeit.
Seine Gruppe kommt diesem Ziel näher, indem sie bewährte Konzepte der Festkörperphysik mit Ideen aus der Geometrie und Quanteninformation verbindet. Das Ziel: Materialien zu finden, deren Wellenfunktionen besonders unkonventionelle geometrische Eigenschaften aufweisen.
Die neue Gruppe hat ein ambitioniertes Ziel: Sie möchte eine vollständige geometrische Klassifizierung der Wellenfunktionen für kristalline Systeme entwickeln.
Für seine ersten Ideen zur Quantengeometrie erhielt Johannes Mitscherling das Walter-Benjamin-Stipendium der DFG und das Postdoc-Stipendium der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina. Die Förderung ermöglichte es ihm, von 2022 bis 2024 als Leopoldina-Postdoktorand in Berkeley zu forschen. Im Anschluss kehrte er nach Deutschland an das Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme in Dresden zurück. Dort warb er erfolgreich die Förderung für seine Emmy-Noether-Gruppe ein. [JMU / dre]
