ERC Consolidator Grant für Mariana Rossi
Mariana Rossi, Leiterin einer Lise-Meitner-Exzellenzgruppe am MPSD, wurde mit einem renommierten ERC Consolidator Grant in Höhe von 2 Millionen Euro ausgezeichnet. Die Förderung unterstützt ihr Projekt „Steering the Quantum Dynamics of Confined Molecular Materials“ (QUADYMM) über die nächsten fünf Jahre. Ziel Marianas Forschung ist es, herauszufinden, wie die atomare Bewegung molekularer Materialien in Confinement gesteuert werden kann, um Reaktionsraten und elektronische Transporteigenschaften zu verändern und neue Ansätze zur Optimierung nachhaltiger technologischer Materialien zu finden.
Die Bewegung von Atomkernen spielt eine zentrale Rolle bei chemischen Reaktionen und dem Ladungstransport in molekularen Materialien. Zum Beispiel bei der Wasserspaltung: Werden spezifische Schwingungsbewegungen angeregt, die mit der Protonentransfer-Koordinate gekoppelt sind, könnte das die Reaktionsbarriere deutlich senken und die Reaktionsrate um viele Größenordnungen erhöhen. Ähnlich lässt sich durch das Feintuning bestimmter Schwingungsbewegungen die dynamische Unordnung in organischen Kristallen verringern, was den Ladungstransport ebenfalls drastisch beschleunigen könnte.
Dennoch bleibt das Verständnis der Rolle der Kernbewegung aus quantenmechanischer Perspektive eine Herausforderung. Simulationstechniken haben oft Schwierigkeiten, diese Dynamiken umfassend und präzise zu beschreiben – besonders, wenn man über die Gleichgewichtsthermodynamik hinausgehen muss. Genau hier setzt QUADYMM an: Das Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung theoretischer Methoden, um die Auswirkungen eingeschränkter Umgebungen auf die Schwingungs- und elektronischen Eigenschaften molekularer Materialien zu modellieren und die Anregung von Kernbewegungen unter Nicht-Gleichgewichtsbedingungen in diesen Szenarien zu nutzen. Mit diesen Simulationstools sollen grundlegende Prozesse untersucht werden, die im Zentrum der Elektrochemie und Optoelektronik stehen.
„Molekulare Materialien sind wirklich faszinierend, weil sie eine Mischung aus molekularem und kondensiertem Phasencharakter aufweisen. Das erfordert, dass Simulationstools Konzepte sowohl aus der Festkörperphysik als auch der statistischen Mechanik von Flüssigkeiten und der molekularen Chemie miteinander verbinden“, erklärt Rossi. „Der ERC Consolidator Grant bietet uns eine einmalige Gelegenheit, neue Theorien zu entwickeln und anzuwenden, die quantenmechanische Nicht-Gleichgewicht-Dynamiken und nicht-adiabatische Prozesse in diesen Systemen einfangen – ein unglaublich spannendes Feld des kontrollierten Nanoconfinements“, fährt sie fort. „Wir erwarten, dass diese Studien neue Ansätze für die Entwicklung effizienterer Lösungen im Bereich sauberer Energie anstoßen.“
Mariana promovierte am Fritz-Haber-Institut und der Technischen Universität Berlin. Nach Postdoc-Aufenthalten in Oxford und Lausanne leitete sie drei Jahre lang und bis Ende 2019 eine Forschungsgruppe am Fritz-Haber-Institut mit Unterstützung des Otto-Hahn-Preises der Max-Planck-Gesellschaft. Im Januar 2020 zog sie nach Hamburg, um die unabhängige Forschungsgruppe Simulationen aus Ab-initio-Methoden: Struktur und Dynamik aus der Quantenmechanik (SabIA) am MPSD aufzubauen, die vom renommierten Lise-Meitner-Exzellenzprogramm der Max-Planck-Gesellschaft finanziert wird. Rossi und ihr Team untersuchen, wie Temperatur und quantenmechanische Kernbewegungen die strukturellen und elektronischen Eigenschaften komplexer schwach gebundener Systeme beeinflussen. Ihre Forschung beleuchtet die Chemie und Physik, die das Verhalten einzelner Moleküle sowie molekularer Systeme in der kondensierten Phase und an niedrigdimensionalen Grenzflächen bestimmen.
Der Europäische Forschungsrat (ERC) hat 328 Forscher*innen Consolidator Grants mit einem Gesamtvolumen von 678 Millionen Euro verliehen. Diese durch das EU-Programm Horizon Europe finanzierten Grants unterstützen Wissenschaftler*innen beim Aufbau unabhängiger Teams und bei der Weiterentwicklung bahnbrechender wissenschaftlicher Ideen. Mit einer Förderquote von nur 14,2 % bei 2.313 Einreichungen wird die starke Konkurrenz um diesen Grant deutlich. Die geförderten Forschungsprojekte werden rund 2.750 Arbeitsplätze schaffen und zur Entwicklung innovativer Technologien in verschiedenen Bereichen beitragen.
