Max Planck-New York Center on Non-Equilibrium Quantum Phenomena verlängert
Das Quantenforschungszentrum wird seine internationale Zusammenarbeit für weitere fünf Jahre mit der Cornell University als neuer Partnerinstitution fortsetzen.
Aufbauend auf sechs erfolgreichen Jahren der Zusammenarbeit im Bereich Quantenforschung wird das Max Planck-New York Center on Non-Equilibrium Quantum Phenomena seine Arbeit für weitere fünf Jahre offiziell fortsetzen. Die erneute Finanzierung kommt von der Columbia University, dem Flatiron Institute, dem MPSD und dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz. Das Zentrum wird außerdem um eine neue Partnerinstitution, die Cornell University, erweitert.
Das Zentrum, das umbenannt wurde, um seine breitere Präsenz im Staat New York widerzuspiegeln, wird weiterhin die komplementären Stärken der Forscher an den teilnehmenden Institutionen nutzen, um die einzigartig wertvollen Eigenschaften von Quantenmaterialien zu verstehen, zu kontrollieren und zu manipulieren.
„Diese Verlängerung ermöglicht es unserem Team, unsere innovative Arbeit fortzusetzen, indem wir moderne experimentelle physikalische Methoden mit Durchbrüchen in der Materialsynthese, nichtlinearen optischen und elektronischen Spektroskopien und modernsten theoretischen, rechnergestützten und datenwissenschaftlichen Methoden kombinieren, um ein beispielloses Verständnis von Quantenmaterie auf den kürzesten Längen- und Zeitskalen zu ermöglichen“, sagte der Direktor des Zentrums, Andrew Millis, Professor für Physik an der Columbia University und Co-Direktor des Zentrums für rechnergestützte Quantenphysik des Flatiron Institute. „Die durch das Zentrum ermöglichten Kooperationen festigen die Position der teilnehmenden Institutionen als weltweit führend in einem der dynamischsten und spannendsten Bereiche der aktuellen Forschung in den Naturwissenschaften.“
Nicht-Gleichgewichts-Quantenphänomene treten auf, wenn Materialien in Zustände gezwungen werden, die über ihre stabilen Grundzustände hinausgehen. Die Ergebnisse sind neue Eigenschaften, darunter einzigartige Formen von Supraleitung, Magnetismus, Ferroelektrizität. Forschende arbeiten daran, diese Phänomene zu verstehen und für Anwendungen wie Quantencomputer, Netzwerke und Sensoren zu nutzen.
„Materialien mit programmierbaren Phänomenen auf Abruf sind ein neues Paradigma, und das neue Zentrum ist bereit, spürbare Fortschritte zu erzielen, indem es Talente von beiden Seiten des Atlantiks zusammenbringt“, sagte der Direktor des Zentrums und Higgins-Professor für Physik an der Columbia University, Dmitri Basov.
Zu den bisherigen wissenschaftlichen Errungenschaften des Zentrums gehören Pionierarbeiten zur Nichtgleichgewichts- und Hohlraumquantenelektrodynamik, die Entwicklung neuer, ultraschneller „On-Chip“-Optik- und Transportfähigkeiten sowie die Entdeckung neuer physikalischer Eigenschaften und Verhaltensweisen in Quantenmaterialien, darunter verdrehte 2D-Systeme und neu synthetisierte Kristalle. Das Zentrum hat eigens neuartige Instrumente entwickelt, um seine Forschung voranzutreiben. Dazu gehören ultraschnelle optische Rastersondenmikroskopie, kryogene Elektronik und TeraHertz-Nanospektroskopie, die Quantenmaterialien in neuen Bereichen untersuchen, sowie Ideen, Algorithmen und Codes für Simulationen.
Nun wird das Zentrum seine Forschung in neue Richtungen der Quantenwissenschaft ausdehnen. Dazu gehören die Entwicklung neuer Arten von Quantenmaterialien und die Verknüpfung von atomarer, molekularer und optischer Physik mit Quantenmaterialien, um Materialeigenschaften mit Licht zu messen und zu manipulieren.
In diesen Aufgaben wird es gestärkt durch die neu hinzugekommenen Kompetenzen der Cornell-Fakultät in der Materialsynthese und -messung sowie die Materialdesign-Expertise der neuen Abteilung für mikrostrukturierte Quantenmaterie unter der Leitung von Philip Moll am MPSD in Hamburg. Ebenso wichtig sind die neuen wissenschaftlichen Fragestellungen und theoretischen Modalitäten, die durch die neue Initiative für computergestützte Katalyse des Flatiron-Instituts geschaffen wurden.
Um seine ehrgeizigen wissenschaftlichen Ziele zu erreichen, hat das Max-Planck-New York Center einen nahtlosen Rahmen für den Austausch von Ideen, Talenten und Technologien zwischen seinen Partnerinstitutionen geschaffen, so der Geschäftsführer des MPSD, Angel Rubio: „Diese Zusammenarbeit bietet einzigartige Ausbildungsmöglichkeiten, wobei viele Alumni renommierte globale Lehrstühle erhalten und als Botschafter*innen für die Forschung des Zentrums fungieren. Diese Erneuerung wird die Gestaltung neuartiger Materialphänomene ermöglichen, darunter eine starke Licht-Materie-Kopplung, die dynamische Steuerung von Materialeigenschaften und chemischen Reaktionen sowie die Erzeugung von Nichtgleichgewichtsphasen.“
Das Zentrum legt besonderen Wert auf die Unterstützung von Nachwuchswissenschaftler*innen. Zu den Erfolgen zählen die Einstellung von Wissenschaftler James McIver in einer Position mit dem MPSD und Columbia University, wo er inzwischen Assistant Professor ist, sowie die Karriere von Ankit Disa, der von einer Postdoc-Stelle am Max-Planck-Institut an die Columbia University wechselte und nun als Assistant Professor an der Cornell University tätig ist.
Unter den Veranstaltungen der letzten Jahre sind internationale Konferenzen und Workshops zu den Themen Supraleitung, starke Licht-Materie-Wechselwirkungen und Katalyse sowie der jüngste Big Ideas Workshop in San Sebastian, Spanien.
„Unser Zentrum konzentriert sich hauptsächlich auf Licht-Materie-Schnittstellen. Aber unsere menschlichen Schnittstellen sind genauso wichtig“, sagte Basov. „Wir alle freuen uns auf eine spannende Reise in den nächsten fünf Jahren.“
Text von Columbia University
