Humboldt-Stipendiat forscht an neuartigen Quantenmagneten
Physikerinnen und Physiker der Universit?t Augsburg tragen gemeinsam mit Dr. Prashanta Mukharjee zur Grundlagenforschung in der ,Quanteninformationstechnologie‘ bei
Mit einem 2-j?hrigen Stipendium der Alexander-von-Humboldt-Stiftung forscht der Inder Dr. Prashanta Mukharjee an der Universit?t Augsburg im Bereich der Quantenmaterialien. Die Ergebnisse seiner Grundlagenforschung k?nnten in einigen Jahrzehnten zur Entwicklung einer neuen Generation von Quantencomputern beitragen. Neben der Forschung zieht es den Experimentalphysiker auch in die Lehre. Neuerdings stehen auch sogenannte Quantenmagnete im Blickpunkt der Grundlagenforschung, mit ganz anderen Eigenschaften als klassische Ferromagnete. Diese erforscht auch der Humboldt-Stipendiat Dr. Prashanta Mukharjee in den kommenden zwei Jahren und hat sich als Heimatinstitut das Zentrum für Elektronische Korrelation und Magnetismus der Universit?t Augsburg ausgesucht. ?Ziel seines Projekts?ist es,?einen verschr?nkten?Quantenzustand zu?erzeugen“, erkl?rt Prof. Dr. Philipp Gegenwart, Leiter des Lehrstuhls für Experimentalphysik VI an der Universit?t Augsburg. ?Das?bedeutet,?dass?die magnetischen Momente selbst bei tiefen Temperaturen nicht mehr fest ausgerichtet sind, wie in einem ,klassischen‘ Magneten, sondern jeweils?zwischen?verschiedenen?Einstellungenwechseln?und?der?Grundzustand?eine?quantenmechanische??berlagerung?aller ?verschiedenen?Einstellm?glichkeiten aller Momente?ist.“ Das Ziel der Forschung sei es, erkl?rt Gegenwart weiter, solche Quantenverschr?nkungen in Festk?rpern nachzuweisen und anschlie?end gezielt zu steuern, mit der langfristigen Perspektive neuer Anwendungen in der Quanteninformationstechnologie – vielleicht sogar des Einsatzes in einer neuen Generation von Quantencomputern. Das Forschungsvorhaben des Stipendiaten k?nne ein Baustein auf diesem Weg sein. Gegenwart sagt: ?Dr. Mukharjee arbeitet an der Synthese und Charakterisierung neuer Cobalt-haltiger Verbindungen mit hexagonaler Honigwabenstruktur, in denen Quantenverschr?nkung theoretisch vorhergesagt wurde.“ An qualitativ hochwertigen Kristallen soll dann nach Anzeichen von Quantenverschr?nkung geforscht werden. Hierzu sind Experimente bei extrem niedrigen Temperaturen unterhalb -272 °C, also im Bereich von nur einem Kelvin oberhalb des absoluten Nullpunkts erforderlich. Eine besonders wichtige Messmethode ist hierbei die Kernspinresonanz, abgekürzt NMR (nach ?nuclear magnetic resonsance‘). Schon w?hrend seiner Promotion an der Forschungsuniversit?t ?Indian Institute of Science Education and Research“ (IISER) hat sich Dr. Mukharjee mit der Herstellung und Untersuchung neuer Quantenmagnete besch?ftigt. Bei einem Aufenthalt am Max-Planck-Institut CPFS in Dresden hat er dann die Methode der NMR kennengelernt. ?Dies kommt ihm für sein anspruchsvolles Forschungsprojekt zugute“, sagt Gegenwart. ?Untersuchungen mit der Millikelvin-NMR sind in Deutschland nur in Augsburg m?glich, was ein wichtiges Argument für die Standortwahl des Kandidaten war.“
Magnetismus ist eine bemerkenswerte physikalische Erscheinung mit vielen Anwendungen. Schon im antiken Griechenland und alten China nutzten Seefahrer ihn zur Navigation mit Kompassnadeln. Im 19. Jahrhundert erkannten Naturwissenschaftler den Zusammenhang zwischen Magnetismus und elektrischen Str?men. Aber erst mit Entwicklung der Quantenmechanik ab den 1920er Jahren gelang es, magnetische Materialien zu verstehen: der Magnetismus wird durch Bahn- und Spinmomente ungepaarter Elektronen verursacht. Das Verst?ndnis von Ferromagneten, in denen die Momente starr ausgerichtet sind, erm?glichte zahlreiche technische Anwendungen, ohne die unser heutiges Leben undenkbar w?re, wie Elektromotoren, Lautsprecher, Generatoren oder Festplattenspeicher.
Blickpunkt der aktuellen Forschung: Quantenmagnete
Von der Kristallsynthese zu Messungen bei Millikelvin-Temperaturen
NMR-Messmethode macht Augsburg ?zum attraktiven Forschungsstandort
Mit dem Humboldt-Forschungsstipendium für Postdocs werden überdurchschnittlich qualifizierte Wissenschaftler*innen aus dem Ausland ausgezeichnet, die am Anfang ihrer wissenschaftlichen Laufbahn stehen. Abh?ngig von Interessensschwerpunkt und Forschungsvorhaben w?hlen die Gef?rderten eine wissenschaftliche Einrichtung in Deutschland selbst aus. Als Humboldt-Stipendiat ist Dr. Mukharjee nicht verpflichtet, sich in der Lehre zu engagieren. Nichtsdestotrotz betreut er Laborpraktika und hat bereits eine Master-Projektarbeit in sein Forschungsvorhaben eingebunden. Er sagt dazu: ?Ich denke, dass ich durch mein Engagement nicht nur meine soziale Kompetenz ausbauen kann, sondern dazu beitragen kann, die Kluft zwischen der reinen Forschung einerseits und dem Hochschulbetrieb andererseits zu überbrücken.“
Wissenschaftliche Ansprechperson
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