Duisburg. Neue Materialeigenschaften erkundet ein Wissenschaftler-Team seit vier Jahren an der Uni Duisburg-Essen. Weitere vier Jahre sollen folgen.
Das Ziel von Grundlagenforschung ist Laien mitunter nicht einfach zu erklären. „Wir untersuchen, was mit Metall-Atomen in einer Münze passiert, wenn sie ein Hammerschlag trifft“, sagt Prof. Dr. Uwe Bovensiepen, Sprecher des Sonderforschungsbereichs 1242 (SFB) an der Universität Duisburg-Essen. Am Campus Duisburg forscht ein 60-köpfiges Wissenschaftler-Team zu neuen Materialeigenschaften. Nach dem Ende der ersten vierjährigen Förderperiode durch die Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG) bittet der SFB nun um die Verlängerung um weitere vier Jahre.
Ultrakurze Laserpulse als Werkzeug der Forscher
Was geschieht mit Benzol-Molekülen, die im Vakuum und auf Oberflächen durch Infrarot-Strahlen zum Schwingen gebracht werden? Wie verändern sich ihre Eigenschaften? Wie lässt sich diese Veränderung gezielt steuern und möglicherweise nutzen? Das sind nur wenige Beispiele für Fragen zu „Grenzzuständen“ von Materialien, denen sich die Naturwissenschaftler zuwenden. Grundlagenforschung eben. Dabei ist das Bild mit Hammer und Münze ist nicht wörtlich zu nehmen: Tatsächlich nutzen die Wissenschaftler ultrakurze Laserpulse, in Zukunft auch Ionenpulse.
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„Wir versuchen Dinge, die möglich zu sein scheinen, tatsächlich zu erreichen“, erklärt Physiker Bovensiepen. Bestimmte Entwicklungen und Anwendungen für diese Ergebnisse – etwa in der Solar- und Elektrotechnik – haben die Forscher dabei noch nicht im Blick.
Es geht um das Verständnis von Zusammenhängen und Wechselwirkungen, den detaillierten Ablauf von chemischen Reaktionen etwa. Diese Erkenntnisse könnten später dort hohe technische Relevanz gewinnen, wo es um effiziente Produktion von Stoffen und neue Synthesewege geht. „Bevor ich einen Kühlschrank baue, muss ich das Zusammenwirken von Druck, Volumen und Temperatur verstehen“, sagt Bovensiepen.
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Ergebnisse der ersten vier Jahre füllen Bände
Als einen „kontinuierlichen Prozess, der schrittweise zu Fortschritten führt“, beschreibt der 50-Jährige die Arbeit des Teams: „Erstaunlich viel funktioniert.“
Bei den Materialien beginnt die Forschung oftmals nicht bei Null. Schwarzer Phosphor ist dafür ein Beispiel: „Ein interessantes Material, mit neuen Werkzeugen können wir neue Eigenschaften erzeugen“, erklärt der SFB-Sprecher. Gemeint sind etwa Laser der neuesten Generation – sie standen früheren Forschergenerationen noch nicht zur Verfügung.
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Die Ergebnisse des SFB 1242 füllen mittlerweile Bände, sind in wissenschaftlichen Publikationen veröffentlicht. „Wir müssen die Ergebnisse unserer Experimente verstehen und analysieren, unsere Fragen fokussieren“, beschreibt Bovensiepen die Herausforderungen. Wichtig dabei sei der fortwährende interne Austausch und der kritische Dialog mit wissenschaftlichen Kollegen – alljährlich organisiert das Team dazu eine internationale Konferenz. Da wird der wissenschaftlichen Konkurrenz genug, aber nicht zu viel verraten, sagt der Physiker: „Was nicht veröffentlicht ist, wird auch nicht erzählt.“
Verstärkung durch zwei neue Professoren
Neue Impulse verspricht sich das Team von zwei neuen Professoren: Der Physiker Martin Mittendorf kommt aus Maryland (USA) an die UDE. Richard Kramer-Campen ist Chemiker und Geologe und war zuvor am Fritz-Haber-Institut der Max-Plack-Gesellschaft (Berlin) tätig. Ihre Zusage zeigt auch: Optimismus ist angebracht für die Fortsetzung des Sonderforschungsbereichs über das Jahr 2020 hinaus.
SFB 1242: Insgesamt rund 80 Forscher beteiligt
Die Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG) hat die Arbeit des Sonderforschungsbereichs 1242 „Nichtgleichgewichtsdynamik kondensierter Materie in der Zeitdomäne“ in der ersten vierjährigen Förderperiode mit rund 10 Millionen Euro gefördert. Das Kernteam besteht aus rund 60 Mitgliedern, beteiligt sind insgesamt etwa 80 Wissenschaftler.
Das Team bereitet sich nun auf die so genannte „Begutachtung“ der Ergebnisse im kommenden Februar vor, die Entscheidung über eine Fortsetzung der Förderung um weitere vier Jahr wird im Mai 2020 erwartet. Möglich ist danach eine dritte vierjährige Förderung.