ERC Starting Grants für zwei Jülicher Nachwuchsforscher

4. September 2024

Dr. Jun Huang und Dr. Taner Esat vom Forschungszentrum Jülich erhalten jeweils vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council – ERC) einen mit bis zu 1,5 Millionen Euro dotierten ERC Starting Grant für ihre Forschung in den Bereichen elektrochemische Energieumwandlung (Huang) und Quanteninformatik sowie Quantensensorik (Esat). Mit den ERC Starting Grants fördert der Europäische Forschungsrat herausragende Wissenschaftler:innen in einer frühen Karrierephase für innovative Vorhaben in der Grundlagenforschung. Die Anträge werden ausschließlich nach dem Kriterium der wissenschaftlichen Exzellenz beurteilt. Inzwischen hat das Forschungszentrum 26 ERC Grants eingeworben – als Starting, Consolidator, Advanced und Synergy Grant.

Projekt MESO-CAT von Dr. Jun Huang

ERC Starting Grants für zwei Jülicher Nachwuchsforscher — Dr. Jun Huang leitet die Nachwuchsgruppe Theorie elektrokatalytischer Grenzflächen am Institut für Theorie und computergestützte Modellierung von Materialien in der Energietechnik (IET-3) des Forschungszentrums Jülich und ist Juniorprofessor für die Theorie elektrokatalytischer Grenzflächen an der RWTH Aachen.

Bei der Energiewende spielt die Speicherung von erneuerbarem Strom eine entscheidende Rolle. Eine schnelle und wirtschaftliche Umwandlung von Elektrizität in chemische Energie ist dafür dringend erforderlich. Für den Umwandlungsprozess sind Nanopartikel-Katalysatoren aus Edelmetallen notwendig. Diese Nanopartikel sind in der Regel gleichmäßig auf einem Trägermaterial verteilt, um die Katalysatoraktivität zu maximieren. Wissenschaftler:innen sprechen darum auch von „getragenen Nanopartikel-Katalysatoren“ (engl. supported nanoparticle catalysts). Die chemischen Reaktionen, die diese Katalysatoren ermöglichen, finden in einem nanoskaligen Grenzflächenbereich direkt an der Oberfläche des Trägermaterials statt, bekannt als elektrische Doppelschicht (engl. electric double layer, kurz EDL) – eine Art unsichtbare Grenze, an der wichtige chemische Prozesse ablaufen. Während EDLs auf flachen Oberflächen bereits gut erforscht sind, ist wenig darüber bekannt, wie sich diese elektrischen Doppelschichten um die winzigen Nanopartikel herum verhalten. Das Problem dabei ist, dass sich die EDLs der Nanopartikel und die des Trägermaterials überschneiden können, was eine sehr komplexe Umgebung schafft, die die Forschung noch nicht vollständig versteht. Mit dem Projekt MESO-CAT möchte Dr. Jun Huang diese kritische Wissenslücke schließen, indem er die so genannten überlappenden elektrischen Doppelschichten an getragenen Nanopartikel-Katalysatoren untersucht. Die Ergebnisse könnten große Fortschritte in der elektrochemischen Energieumwandlung ermöglichen und den Übergang zu einem nachhaltigen, fossilfreien Energiesystem beschleunigen.

Projekt QuSINT von Dr. Taner Esat

Der Spin eines Elektrons ist die kleinste Einheit zur Speicherung und Verarbeitung von Quanteninformationen. Seit Jahrzehnten träumt die Wissenschaft davon, einzelne Spins auf atomarer Ebene zu kontrollieren. Dadurch wären neuartige Quantencomputer und hochpräzise Quantensensoren möglich. Grundlage der Quantentechnologie und damit beider genannten Geräte ist das Qubit – das quantenmechanische Äquivalent zu den klassischen Bits in Computern. Es ermöglicht nicht nur die Verarbeitung von Informationen in einem Bruchteil der Zeit im Vergleich zu klassischen Computern, sondern eignet sich auch hervorragend als Sensor, z. B. für Magnetfelder, da es sehr empfindlich auf seine Umgebung reagiert. Im Projekt QuSINT entwickelt Dr. Taner Esat ein solches Quantensystem zur Quantensensorik und Informationsverarbeitung auf atomarer Ebene. Das Besondere daran: Das Quantengerät ist mobil und kann bis auf wenige atomare Abstände an andere Objekte wie Moleküle oder andere Qubits herangeführt werden. Damit lassen sich nicht nur die elektrischen und magnetischen Eigenschaften zum Beispiel einzelner Moleküle hochpräzise mit atomarer Auflösung messen, sondern auch neuartige Konzepte für Quantencomputer realisieren. Das mobile Quantensystem von Taner Esat könnte die Grundlage für die nächste Generation von Quantentechnologien bilden und entscheidende Fortschritte in der Materialcharakterisierung sowie der Diagnose und Realisierung neuartiger Quantencomputer ermöglichen.

Über den ERC

Der ERC wurde 2007 von der EU gegründet und ist die erste europaweite Förderorganisation für Spitzenforscher:innen auf verschiedenen Karrierestufen. Das Budget des ERC für den Zeitraum 2021 bis 2027 beträgt mehr als 16 Milliarden Euro und ist Teil des Horizon Europe Programms. Mit seinen vier Kernförderlinien – Starting Grants, Consolidator Grants, Advanced Grants und Synergy Grants – unterstützt der ERC kreative Forschende unabhängig von Nationalität und Alter dabei, wegweisende Projekte in ganz Europa durchzuführen.