ERC Synergy Grant für Klaus Ensslin
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Zwei Forschungsprojekte mit Beteiligung der ETH Zürich haben einen der hochdotierten ERC Synergy Grants erhalten, darunter ein Projekt des ETH-Physikers Klaus Ensslin und drei Kollegen in Frankreich, Kanada und Israel, die auf die Messung der Entropie und anderer thermodynamischer Eigenschaften korrelierter Quantenzustände in mesoskopischen Systemen hinarbeiten werden.
Während die Grundlagenforschung voranschreitet, werden die Sachverhalte immer komplexer. Um dem beizukommen, müssen Grenzen zwischen den Disziplinen überschritten und Know-how und Ressourcen aus verschieden Bereichen kombiniert werden. 2012 hat der Europäische Forschungsrat ERC den Synergy Grant ins Leben gerufen. Damit zeichnet er Projekte aus, welche auf besonders effektive und innovative Art Synergien nutzen, um drängende Forschungsfragen zu untersuchen. An den Projekten müssen zwei bis vier Forschungsgruppen beteiligt sein. Der ERC gab heute bekannt, dass zwei Projekten mit Beteiligung der ETH Zürich ein Synergy Grant zufällt. Dafür spricht er insgesamt 26,6 Millionen Euro, wobei 11,8 Millionen Euro der ETH Zürich zukommen. Beide Projekte befassen sich mit Quantenforschung. Während die ETH-Professoren Lukas Novotny und Romain Quidant im Rahmen von Q-Xtreme versuchen, ein besonders grosses Objekt in einen Quantenüberlagerungszustand zu versetzen, werden beim Projekt Quantropy mit Beteiligung von D-PHYS-Professor Klaus Ensslin neuartige Messverfahren entwickelt, um komplexe korrelierte Quantenzustände in Festkörpern besser zu verstehen. Insgesamt erhielten dieses Jahr 34 Forschungsprojekte einen Synergy Grant, die Summe der Förderungsgelder beläuft sich auf rund 350 Millionen Euro.
Das Quantopy-Project im Überblick
In einem gewöhnlichen Metall bewegen sich die Elektronen weitgehend unabhängig voneinander. Wenn sie aber in einem komplexeren Material wechselwirken, erscheinen faszinierende und oft auch technologisch interessante Effekte. Bekannte Beispiele sind Ferromagnetismus oder Supraleitung. Daneben gibt eine wachsende Zahl von Vorhersagen für neuartige Zustände, in denen wechselwirkende Elektronen Eigenschaften zeigen, die einerseits der Intuition widersprechen und andererseits technologisch vielversprechend sind. Zu diesen Effekten gehören beispielsweise Majorana-Fermionen, die in gewisser Weise aus einem halben Elektron bestehen und bei ihrer Detektion preisgeben, wo sie zuvor waren.
Herkömmliche Messmethoden liefern bei solchen «exotischen» Effekten oft keine eindeutigen Ergebnisse. Klaus Ensslin vom ETH-Laboratorium für Festkörperphysik will deshalb zusammen mit Frédéric Pierre von der Université Paris-Saclay, Joshua Folk von der University of British Columbia in Vancouver und Yigal Meir von der Ben-Gurion-Universität in Israel im ERC-Synergy-Projekt Quantropy grundlegend andere Messmethoden entwickeln. Das Team setzt dazu auf thermodynamische Messgrössen, insbesondere die Entropie. Damit werden sie erkunden, wie man komplexe korrelierte Quantenzustände in Festkörpern besser verstehen kann. Für Majorana-Fermionen beispielsweise sollte der neue Ansatz eindeutig zeigen, ob diese in einem bestimmten Material auftreten. Neue Einsichten erhoffen sich die Wissenschaftler auch zu anderen Effekten, wie etwa die gerade entdeckte Supraleitung in verdrehten Graphen-Schichten.