Quantenmaterialien: VolkswagenStiftung gibt zwei Millionen Euro für Eckhardt-Stiftungsprofessur an Goethe-Universität

Im Zentrum des Forschungsinteresses von Olena Fedchenko stehen Quantenmaterialien. Ihre Entwicklung gehört zu den zentralen Herausforderungen im Bereich der Informationstechnologie. In Zukunft könnten sie beispielsweise für neuartige Computerhardware, Quantensensoren und Steuerungssysteme sowie für hocheffiziente Solarzellen eingesetzt werden.

Quantenmaterialien zeigen faszinierende Phänomene als Reaktion auf äußere Einflüsse, etwa Supraleitung, spontane magnetische Ordnung und Ladungsordnung. Diese Phänomene haben die Forschungsgemeinschaft dazu inspiriert, noch exotischere Effekte mit Blick auf mögliche Anwendungen zu untersuchen.

Ein tiefes Verständnis der magnetischen, thermischen, optischen und elektrischen Eigenschaften dieser Materialien kann nur durch einen umfassenden Einblick in das Verhalten der Elektronen in diesen Stoffen erreicht werden und dadurch, wie sie die beobachtbaren mikroskopischen Effekte beeinflussen. Die Verteilung der Elektronen innerhalb eines Materials ist einzigartig wie ein Fingerabdruck. Durch das gezielte Einstellen dieser elektronischen Verteilung in Quantenmaterialien ist es möglich, die physikalischen Eigenschaften dieser Materialien drastisch zu verändern oder sogar völlig neue exotische Eigenschaften zu erzeugen, die für die Anforderungen moderner Elektronik genutzt werden können.

Olena Fedchenko untersucht Besonderheiten in der elektronischen Struktur von Quantenmaterialien mithilfe verschiedener Photonenquellen, etwa Laser, Röntgenstrahlen und Entladungslampen, sowohl in Laboren als auch in großen Forschungsanlagen wie Synchrotrons. Photonen mit bestimmten kinetischen Energien führen dazu, dass einzelne Elektronen aus Materialien herausgelöst werden, ein Prozess, der als photoelektrischer Effekt bekannt ist. Die Eigenschaften der herausgelösten Elektronen – zum Beispiel ihre Energie und Winkelverteilung – geben Forschenden Aufschluss darüber, wie sich Elektronen innerhalb des Quantenmaterials verhalten und wie seine Struktur aufgebaut ist.
Zur Messung der Photoelektronen verwendet Fedchenko eine moderne, leistungsfähige Technik: winkelaufgelöste Photoemissionsspektroskopie mit einem effizienten Time-of-Flight-Detektionsschema. Ihr Ziel ist es, ein tiefes Verständnis für die Zusammenhänge zwischen der elektronischen Struktur, den exotischen makroskopischen Eigenschaften und dem Verhalten von Quantenmaterialien zu entwickeln. Die Beantwortung dieser Frage wird die Grundlage dafür schaffen, solche modernen Materialien gezielt herzustellen und zu kontrollieren.

Prof. Enrico Schleiff, Präsident der Goethe-Universität, sagt: „Mit der großartigen Förderung der VolkswagenStiftung für sogenannte Endowed Chairs schafft die Gisela-und-Wilfried-Eckhardt-Stiftungsprofessur für Experimentalphysik auf Dauer optimale Forschungsbedingungen für unsere neuberufene exzellente Kollegin Olena Fedchenko. Mit ihr konnten wir als Goethe-Universität unseren Schwerpunkt der Erforschung von Quantenmaterialien als Schlüssel für wichtige Zukunftstechnologien weiter ausbauen und die Kooperation mit der Johannes Gutenberg-Universität Mainz im Verbund der Rhein-Main-Universitäten stärken.“

Präsident Schleiff weiter: „Dass wir in Zeiten knapper werdender Mittel für Hochschulen eine so wichtige Professur für Experimentalphysik einrichten konnten, verdanken wir der Großherzigkeit unserer Alumna Gisela Eckhardt, die als Physikerin sehr erfolgreich war und uns ihr Vermögen als Grundstock für diese Stiftungsprofessur stiftete. Mit Frau Olena Fedchenko konnten wir eine Kollegin gewinnen, die dem Innovationsgeist der Stifterin in nichts nachsteht, Frau Eckhardt wäre sicher mehr als stolz!“

Prof. Jens Müller, Geschäftsführender Direktor des Physikalischen Instituts der Goethe-Universität, ist überzeugt: „Als wichtige Stütze unseres Forschungsschwerpunkts ‚Kondensierte Materie und Quantenmaterialien‘ ist die analytische Forschung von Olena Fedchenko Bindeglied zwischen der Herstellung und experimentellen Charakterisierung korrelierter Quantenmaterialien und der theoretischen Festkörperphysik. Zudem wird sie die Photoelektronenspektroskopie im Rahmen eines Service-Centers zur Materialforschung an der Goethe-Universität aufbauen.“

Dr. Georg Schütte, Vorstand der VolkswagenStiftung: „Mit unserer Förderung unterstützen wir eine herausragende Forscherin auf einem wissenschaftlich hoch spannenden und zukunftsträchtigen Gebiet der Grundlagenforschung. Dieses Forschungsfeld ist zugleich mit erheblichem Geräte- und Materialaufwand verbunden – so wissen wir, dass unsere Fördermittel in Frankfurt nicht nur sehr gut angelegt, sondern auch notwendig sind, um diesen Forschungsbereich dort nachhaltig zu verankern. Diese Förderung markiert gleichzeitig den Abschluss unseres sehr erfolgreichen Lichtenberg-Programms, auf dessen Verlauf seit 2002 wir heute mit Stolz zurückblicken können.“