Wie Nanomaterialien auf Bestrahlung reagieren

Physiker der Universität Jena an neuem europäischen Exzellenznetz NANOQUANTA beteiligt

Längst sind viele Bauteile nicht nur klein, sondern winzig. Wissenschaftler, die in diesem Nanobereich arbeiten, werfen dabei immer neue Fragen auf. Um die Eigenschaften von neuartigen nanokristallinen Materialien besser zu verstehen, hat die Europäische Gemeinschaft (EU) jetzt das neue Exzellenznetz NANOQUANTA (Nanoscale Quantum Simulations for Nanostructures and Advanced Materials) gegründet. Es wird von 2004 bis 2007 mit mehr als fünf Millionen Euro gefördert. Zum Netzwerk gehören zehn Wissenschaftlergruppen mit über 100 Forschern aus England, Spanien, Frankreich, Belgien, Schweden, Italien und Deutschland. Zu den drei deutschen Partnern gehört das Institut für Festkörpertheorie und -optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena.

Die Wissenschaftler des Netzwerkes versuchen, die Eigenschaften von neuartigen nanokristallinen Materialien – wie Quantenpunkten, Nanoröhren, Nanokristallen und Biomolekülen – zu analysieren und später möglichst vorherzusagen. „Untersucht werden die Funktionalität der auf Nanostrukturen basierenden Materialien, insbesondere deren Verhalten bei Bestrahlung mit Licht moderner Quellen, wie Speicherringen und Femtosekundenlasern, oder Elektronen“, beschreibt Prof. Dr. Friedhelm Bechstedt. Der Festkörperphysiker leitet die Jenaer Arbeitsgruppe, zu der auch die bundesfinanzierte Nachwuchsgruppe „Computational Materials Science“ unter Leitung von PD Dr. Wolf Gero Schmidt gehört. Die Physiker der Uni Jena wollen „spezielle Vielteilchenmethoden mit der Berechnung der Geometrien von Nanosystemen verbinden, um optische Eigenschaften neuartiger Materialien vorhersagen zu können“, erläutert Bechstedt.

Mit den europäischen Mitteln werden vor allem Stellen für junge Wissenschaftler finanziert. Und die Gelder helfen dabei, die gegenwärtige Kooperation weiter auszubauen. „Damit wird eine mehr als zehnjährige Partnerschaft dieser Gruppen in verschiedenen Forschungs- bzw. Ausbildungsnetzwerken fortgesetzt“, freut sich der Jenaer Physiker.

Alle Teilprojekte des neuen Exzellenznetzes werden gemeinsam von mehreren Gruppen vorangetrieben. Wichtig dabei ist der Austausch der Nachwuchsforscher – sie werden für begrenzte Zeiträume immer wieder in den anderen Laboratorien mitarbeiten. „Die jungen Wissenschaftler sollen lernen, über Ländergrenzen hinweg ihre Forschungen und Weiterbildung voranzutreiben“, nennt Prof. Bechstedt ein Anliegen des Forschungsverbunds.

Ziel des Netzwerkes ist es, eine Europäische Plattform zur Berechnung von optischen und Elektronen-Spektren von nanoskaligen Systemen zu entwickeln. Diese Software soll dabei die Realstrukturen und effektiven Wechselwirkungen innerhalb der winzigen Systeme berücksichtigen. Das ambitionierte Vorhaben läuft in Konkurrenz zu Entwicklungen einer nordamerikanischen Institution. Doch die europäischen Physiker sind optimistisch, dass sie den Wettbewerb gewinnen können. Sie wollen das Software-Produkt bereits 2007 allen interessierten europäischen Gruppen und Firmen zur Verfügung stellen.

Kontakt:

Prof. Dr. Friedhelm Bechstedt
Institut für Festkörpertheorie
und -optik der Universität Jena
Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947150, Fax: / 947152
E-Mail: bech@ifto.physik.uni-jena.de