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Von elektronischen Korrelationen zur Funktionalität

Auf der Grundlage einer höchst positiven Antragsbegutachtung durch ein internationales Expertengremium hat der Bewilligungsausschuss der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) heute die Einrichtung eines neuen Augsburg-München-SFB/Transregio “From Electronic Correlations to Functionality” (TRR 80) beschlossen.

Die Federführung dieses neuen TRR 80 liegt bei Physikern der Universität Augsburg und der TU München. “Was wir in diesem neuen Forschungsverbund gemeinsam mit Kollegen und Kolleginnen der LMU München, des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart und des Walther-Meißner-Instituts der Bayerischen Akademie der Wissenschaften in Garching anstreben, sind neuartige Materialien, die das Potential haben, elektronische Bauelemente zur revolutionieren”, erläutert Prof. Dr.
Jochen Mannhart. Der Inhaber des Lehrstuhls für Experimentalphysik VI am Zentrum für Elektronische Korrelationen und Magnetismus (EKM) des Instituts für Physik der Universität Augsburg ist Koordinator und Sprecher des neuen TRR 80. Dessen 18 Teilprojekte werden von der DFG zunächst vier Jahre lang mit rund 8 Millionen Euro gefördert. Bei erfolgreichem Verlauf besteht die Option einer Verlängerung der Förderung auf bis zu 12 Jahre mit einem möglichen Gesamtfördervolumen von 25 bis 30 Millionen Euro.

Der Kern: Die Einführung von Grenzflächen zwischen korrelierte Materialien

Mit der gezielten Platzierung von Grenzflächen zwischen Halbleitern – wie etwa Silizium – wurde seinerzeit die Basis für die Entwicklung von Transistoren und Chips und damit für unzählige, heute alltäglich eingesetzte Bauelemente geschaffen. Eine analoge Entwicklung setze gegenwärtig bei elektronisch weitaus anspruchsvolleren Materialien ein, erläutert Mannhart. Mit “anspruchsvoller” sei hier gemeint, dass in diesen Materialien – anders als in Halbleitern – die Elektronen sich gegenseitig “spüren” und dass sie durch ihr dementsprechend korreliertes Verhalten magnetische, ferroelektrische oder supraleitende Eigenschaften dieser Materialien bewirken. “Wie dies bei den Halbleitern der Fall war, wird die Einführung von Grenzflächen in diese korrelierten Materialien die Grundlage für die nächste, völlig neue Generation elektronischer Bauelemente schaffen”.

Das Ziel: Funktionale Materialien für schnellere und raffiniertere Bauelemente

Das Verhalten solch neuer funktionaler Materialien vorherzusagen und es zu erklären, um sie mit maßgeschneiderten Eigenschaften schließlich herstellen zu können, sei die Herausforderung, der sich die Forscher im TRR 80 stellen. “Mit dem Titel ‘Von elektronischen Korrelationen zur Funktionalität’ signalisieren wir unseren Anspruch, funktionale Materialien für schnellere und raffiniertere Bauelemente zu erforschen und herzustellen, die schon bald spürbaren Einfluss auf unser alltägliches Leben haben können.”

Zentrale Rolle des Forschungsreaktors München in Garching

Bei der experimentellen Arbeit im Rahmen des TRR 80 werde der Forschungsreaktor in Garching eine zentrale Rolle spielen, betont
Mannhart: “Die Charakterisierung neuer elektronischer Phänomene im Festkörper, wie sie die hochintensive Garchinger Neutronenquelle FRM II in weltweit einmaliger Weise ermöglicht, schafft wesentliche Voraussetzungen für den Erfolg unserer Arbeit.”

Forschungsnahe Lehre und Nachwuchsförderung auf höchstem Niveau

Ein zentraler Bestandteil des TRR 80-Konzepts ist es, über den reinen Forschungsanspruch hinaus den wissenschaftlichen Nachwuchs und die Studierenden in die Projektarbeit einzubinden und diese zugleich in den Dienst einer forschungsnahen Ausbildung und Nachwuchsförderung auf wissenschaftlich höchstem Niveau zu stellen. Ein spezielles Ausbildungsprogramm, das begleitende Diskussionsforen, Sommerschulen etc. umfasst, steht Master-, aber auch bereits Bachelor-Studentinnen und -Studenten offen. Weiterhin schafft eine in den Transregio integrierte, von der Universität Augsburg und der TU München gemeinsam getragene Graduiertenschule Doktorandinnen und Doktoranden die Möglichkeit, während der Dissertationsphase unter fachkundiger Betreuung aktiv an Spitzenforschung zu partizipieren.

“Assoziierte Partner” in den USA, Kanada, der Schweiz und Japan

Profitieren werden die eingebundenen Studenten und Doktoranden auch von zahlreichen einschlägigen Spitzenforschern aus den USA, aus Kanada, aus der Schweiz und aus Japan. Denn als “assoziierte Partner” des Transregio “From Electronic Correlations to Functionality” werden sie über die Forschungskollaboration hinaus auch aktiv in den TRR 80-spezifischen Lehr- und -Nachwuchsförderprogrammen mitwirken.
(Uni Augsburg)