In dem Format “5 Fragen an ConQuMat” berichten Projektmitglieder über Ihre Forschung, Ihre Ziele und Herausforderungen sowie Chancen für die Zukunft.
Heute: Dr. Marc Wilde von der Technischen Universität München
Woran forschen Sie im Projekt ConQuMat?
Wir forschen in ConQuMat an topologischen Bandstrukturen, die sowohl für die Grundlagenforschung als auch für Anwendungen in der Spintronik und den Quantentechnologien von Interesse sind. Bandstrukturen sind eine seit vielen Jahrzehnten bekanntes Konzept, um die Eigenschaften der Elektronen in kristallinen Materialien zu beschreiben. Wir beschäftigen uns nun experimentell und theoretisch mit Materialien, in denen die Bandstrukturen ungewöhnliche (topologische) Eigenschaften haben, die zum Beispiel dazu führen, dass ein Stromfluss durch ein Metall zu einer elektrischen Spannung senkrecht zum Strom führen kann, ein Effekt, der normalerweise nur durch Anlegen eines Magnetfeldes erreicht werden kann. Solche Effekte können dann technologische Anwendungen finden.
Was hat Sie dazu inspiriert, sich in diesem (spezifischen) Forschungsbereich zu engagieren?
Das Besondere an diesem speziellen Themengebiet ist für mich, dass es zwei seit langem bekannte Konzepte und Formalismen – die Bandstrukturen der Festkörperphysik und das mathematische Gebiet der Topologie – zusammenbringt, und damit eine neue Perspektive und eine andere Art von Verständnis bestimmter Vorgänge im Festkörper ermöglicht hat. Da wir schon seit längerem mit vielen der Kollegen in dem Forschungsbereich zusammenarbeiten, war eine Beteiligung aufgrund der sehr guten thematischen Passung einfach sehr wünschenswert und ich freue mich, mit meinen Projektpartnern dabei sein zu dürfen.
Was ist das Ziel Ihrer Forschung?
Unser Projekt ist sicherlich dem Bereich der Grundlagenforschung zuzuordnen. Wir hoffen, mit unserer Forschung zum allgemeinen Verständnis neuartiger topologischer Effekte beizutragen und vielleicht auch konkrete Beobachtungen und Materialien zu liefern, die für eine Weiternutzung von Interesse sein könnten.
Welche Herausforderungen begegnen Ihnen in Ihrer Forschung und wie gehen Sie damit um?
Die Herausforderungen im Forschungsalltag sind vielfältig: Zum einen gibt es in der Experimentalphysik viele rein technische Herausforderungen, da man im Allgemeinen etwas Neues ausprobieren will und der Weg zur Lösung nicht im Vorfeld schon klar ist. Das setzt sich in dem Sinne fort, dass man die relevanten neuen Informationen und Ihre Bedeutung, die sich aus den Forschungen ergeben erkennen, sowie diese einordnen und im Idealfall auch verstehen muss. Das Spannende an dieser Sorte Probleme ist gerade, dass es keine allgmeinen Lösungskonzepte gibt. In jedem Fall helfen Geduld und Hartnäckigkeit. Fast noch wichtiger für die Interpretation von Forschungsergebnissen ist aber die Kommunikation und Zusammenarbeit mit den Kollegen.
Wie könnte Ihre Forschung das Verständnis der Physik / der Welt / von Technologien / der Zukunft ändern?
Die Forschung in diesem Projekt beschäftigt sich mit Teilaspekten in einem bestimmten Feld der Festkörperphysik und läßt sich daher isoliert betrachtet schlecht mit so übergreifenden Fragestellungen verbinden. Auf einer etwas höheren Ebene lässt sich sagen, dass z.B. die Nutzung topologischer Konzepte aus der Mathematik in der Festkörperphysik bereits das Verständnis von und den Zugang zu vielen Phänomenen verändert hat (siehe z.B. der Physik-Nobelpreis 2016 für Thouless, Haldane und Kosterlitz).
