Zwischen Quanten und Graphen
Zeigt mir … Quantenmaterialien!
Bild: CC0
Symbolbild

Der neue Professor für Theoretische Physik Michael Scherer, untersucht mittels mathematischer Verfahren Materialien. 

Zeug besteht aus Atomen und es kommt auf die Anordnung der Teilchen an, welche Eigenschaften dieses Zeug besitzt. Jetzt kann man aber nicht einfach gucken, wie etwas aufgebaut ist und dann sagen, welche Eigenschaften etwas besitzt. Michael Scherer und sein Team suchen Material, dessen Eigenschaften durch starke Korrelationen entstehen. Das kann nämlich dazu führen, dass das Material Eigenschaften besitzt, die sich nicht erklären lassen, wenn man die Teilchen einzeln betrachtet. Zwei Beispiele dafür sind Magnetismus oder Supraleitung, dabei geht der elektrische Widerstand gegen Null, wenn eine gewisse Temperatur unterschritten wird. Dieser Herausforderung stellt sich der Professor, welcher seit dem 1. Januar 2022 eine Professur für Theoretische Physik innehat, insbesondere Festkörperphysik korrelierter Systeme. 
Er erklärt: „Gerade wenn starke Korrelationen im Spiel sind, ist es aber herausfordernd, mit den Gesetzen der Quantenphysik basierend auf den mikroskopischen Eigenschaften vorherzusagen, welche makroskopischen Eigenschaften ein Material hat.“ Diesem Problem kann man sich als ordentlicher theoretischer Physiker nicht ohne Mathe nähern, er und sein Team benutzen dafür das Verfahren der funktionalen Renormierungsgruppen. Das funktioniert etwa wie ein umgekehrtes Mikroskop. Man startet im ganz Kleinen und beschreibt die Teilchen und deren Anordnung, dann zoomt man einen Schritt raus und guckt sich diesen an und immer so weiter, bis man am Material erkennt, welche Eigenschaften es besitzt. Ist es ein Leiter oder ein Isolator oder, oder, oder. 
Von besonderer Bedeutung ist für ihn momentan das dünnste existierende Material – Graphen. „Graphen besitzt aufgrund seiner Struktur viele erstaunliche Eigenschaften, zum Beispiel eine ungewöhnlich hohe mechanische Stabilität und eine exzellente elektrische Leitfähigkeit.“ Außerdem könnte die Erforschung von Graphen dabei helfen, Quanten-Vielteilchensysteme zu verstehen. Daran wird mit Hochtouren gearbeitet. 

 

:Lukas Simon Quentin