Am 14. April 2025, dem internationalen Tag der Quanten, wurde das neue Forschungszentrum „Marburger Zentrum für Quantenmaterialien und Nachhaltige Technologien“ (mar.quest) an der Philipps-Universität Marburg eröffnet. Dieses Zentrum widmet sich der Erforschung von Quantenmaterialien und nachhaltigen Technologien und vereint über 20 Arbeitsgruppen aus den Fachbereichen Physik und Chemie. Die Forschung konzentriert sich insbesondere auf Exzitonen, eine neue Klasse von Quasiteilchen.
Das Ziel von mar.quest ist es, innovative Grundlagenforschung zu Quantenmaterialien zu fördern und die nachhaltige Entwicklung voranzutreiben. Zu den Forschungsschwerpunkten zählen neuartige Energiematerialien, Halbleiter und kohlenstoffbasierte Materialien. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit in diesem Forschungszentrum soll Synergien zwischen verschiedenen Forschungsfeldern erschließen und gleichzeitig die Lehre für kommende Studiengänge in Quantenmaterialien und Nachhaltigkeit unterstützen.
Quantenmaterialien und ihre Anwendungen
Quanten sind die fundamentalsten, unteilbaren Einheiten von Energie und Materie. Ihre Anwendungen sind vielseitig und reichen von Computerchips über Solarzellen bis hin zu energiesparenden LEDs und medizinischen Verfahren. Auch die präzise Zeitmessung gehört zu den Möglichkeiten, die sich durch Quantenphysik eröffnen. Zukunftstechnologien, die auf diesen Prinzipien basieren, umfassen unter anderem Quantencomputing, Quantenkryptographie, Quantenmetrologie und sogar ein Quanteninternet.
diese innovative Forschung wird durch Veranstaltungen wie den Girl’s Day, das Uni Sommerfest und den Materialforschungstag unterstützt, die der Präsentation der Fortschritte von mar.quest dienen.
Vertiefte Forschung zu Quantenphänomenen
Das Institut für Quantenmaterialien an der Helmholtz-Berlin ist ebenfalls aktiv in der Erforschung von Materialien, deren Eigenschaften durch die Quantenmechanik beeinflusst werden. Besonders im Fokus stehen Quantenmagneten und unkonventionelle Supraleiter, die interessante Eigenschaften in stark korrelierten Elektronensystemen zeigen. Jüngste Arbeiten haben neuartige Erkenntnisse über Supraleitung und verschiedene Ordnungssysteme in Übergangsmetalloxiden geliefert.
Zusätzlich werden exotische Quantenzustände in Spin-Ketten und Spin-Leitern untersucht. Diese Forschungsaktivitäten haben das Potenzial, völlig neue Materiezustände wie die Quanten-Spin-Flüssigkeit zu entdecken. Zur Untersuchung dieser Phänomene umfasst die Forschung Pulversynthese, Kristallzüchtung sowie die Charakterisierung makroskopischer Eigenschaften und kristalliner Strukturen.
Der Betrieb des CoreLab Quantenmaterialien an der TU Berlin, wo auch eine Lehrtätigkeit stattfindet, sowie die Beteiligung am DFG Sonderforschungsbereich „Korrelierter Magnetismus: Von Frustration zu Topologie“ der TU Dresden, unterstreichen die enge Verknüpfung von Lehre und Forschung.
Zusammenarbeit und Zukunftsperspektiven
Die Helmholtz Quantum-Plattform, an der nationalen und europäischen Partner beteiligt sind, fördert die Entwicklung neuartiger Hochleistungsrechner und Innovationen in Bereichen wie Datensicherheit und Sensortechnologie. Der ganzheitliche Ansatz ermöglicht eine umfassende Systementwicklung von der Grundlagenforschung bis zur praktischen Anwendung. Helmholtz engagiert sich aktiv in fünf Hauptbereichen der Quantentechnologien, was die Bedeutung dieser Forschung für die Zukunft deutlich macht.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das neue Forschungszentrum mar.quest in Marburg nicht nur ein wichtiger Schritt in der Grundlagenforschung zu Quantenmaterialien darstellt, sondern auch eine Plattform für die Ausbildung zukünftiger Generationen von Forschern bietet. Die Entwicklungen in diesem Bereich könnten weitreichende Auswirkungen auf viele unserer technologischen Anwendungen haben.
