Ziel des Max-Planck-Instituts für Chemische Physik fester Stoffe (MPI CPfS) ist die experimentelle Erforschung von intermetallischen Phasen und verwandten Systemen mit neuartigen chemischen und physikalischen Eigenschaften. Diesem Thema widmet sich ein internationales Team von Chemikern und Physikern mit modernsten Synthese- und Untersuchungsmethoden.

Gruppe um Dr. Uri Vool baut im MPI-CPfS Quantensensoren für die Suche nach Zukunftsmaterialien. Quantentechnologien stecken 2022 noch in den Kinderschuhen, könnten aber in Zukunft enorme Sprünge für Industrie und Wissenschaft ermöglichen: Quantencomputer, die für Flugzeuge und Autos binnen Sekunden die optimale Form finden und die nahezu jeden Code knacken. Eigens dafür ist der Physiker Dr. Uri Vool von Harvard nach Dresden gewechselt. Der 36-Jährige baut nun am „Max-Planck-Institut für chemische Physik fester Stoffe“ (MPI-CPfS) eine neue Forschergruppe „Quanteninformationen für Quantenmaterialien“ (QIQM) auf und hat inzwischen auch schon ein Forschungsstipendium des Europäischen Forschungsrates (ERC) gewonnen. Mit diesem Geld will er sein bisher fünfköpfiges Team sowie dessen Dresdner Quantenlabor weiter stärken. „Das Planck-Institut hier ist bekannt für seine Material- und Geräte-Expertise“, begründete Vool im Oiger-Interview seinen Wechsel von einer der weltweit renommiertesten Unis an das MPI-CPfS. „Ich denke, dass sich meine Erfahrungen mit neuen Messmethoden damit gut kombinieren lassen.“ Und dabei geht es nicht um simple Druck- oder Temperaturmessungen, sondern um den Versuch, Quanteninformationen aus Materie auszulesen. Vool will dafür unter anderem neuartige Quantensensor-Schaltkreise bauen, die bei sehr niedrigen Temperaturen Strom widerstandslos leiten. Diese supraleitenden Quantensensoren sollen dann bei der Suche nach Zukunftsmaterialien helfen: Werkstoffe beispielsweise, die wiederum bereits bei Zimmertemperatur supraleitend werden und damit auf enorme Energieersparnisse hoffen lassen. Oder Legierungen, aus denen sich weit stabilere und größere Quantencomputer bauen lassen, die nicht mehr so empfindlich gegen kleinste Umwelteinflüsse sind. Ein anderer Teil des jungen Teams verfolgt einen alternativen Ansatz für den Bau von Quantensensoren: Die Wissenschaftler erzeugen quantenmechanische Informationseinheiten – sogenannte Qubits – aus Stickstoff-Fremdatomen in Diamentengittern. Damit will das Vool-Kollektiv letztlich Sensoren bauen, die auch Bilder aus Quantenmaterialien liefern können. Für ihre Experimente, die sich oft nahe am absoluten Temperatur-Nullpunkt abspielen, hat das Team an der Nöthnitzer Straße ein eigenes Labor mit einem Kryostaten eingerichtet, der Materialproben bis auf 10 Milli-Kelvin herunterkühlen kann, also auf unter 273 Grad Celsius. Anderseits nutzen die Quantensensor-Experten aber auch Labore der Kollegen beispielsweise im nahen Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW). Und das war eben auch einer der Gründe, warum Vool nach Dresden kam: Kooperation zwischen den universitären und außeruniversitären Instituten wird hier groß geschrieben – und das verhilft manchem Nachwuchswissenschaftler eben auch den Zugang zu Forschungsgeräten, die sonst nur schwer zu beschaffen sind.