Kurz und bündig
Im Topic „Quanten-, Komplexe und Funktionale Materialien“ untersuchen Jülicher Forschende mithilfe von Neutronen- und Röntgenstreuung die Eigenschaften von Materialien, Feststoffen und Quantenphänomenen, die Struktur von Proteinen, Nanopartikeln und biologischen Molekülen sowie chemische und physikalische Prozesse.
Herausforderungen
Gesucht werden fortschrittliche Werkstoffe für industrielle Anwendungen und die nächste Generation zukunftsweisender Computersysteme, innovative Biomaterialien und neue Methoden für die medizinische Diagnostik und Therapien sowie nachhaltige Technologien zur Bewältigung globaler Herausforderungen wie den Klimawandel, die Energiewende und Ressourceneffizienz.
Lösungen
Neutronen können tief in Materialien eindringen und haben zudem ein magnetisches Moment. Daher sind sie ideal, um die fundamentalen Eigenschaften von Materialien und biologischen Systemen zu verstehen. So zum Beispiel die magnetischen Eigenschaften von Materialien aber auch den inneren Aufbau biologischer und organischer Stoffe. Röntgenstreuexperimente helfen darüber hinaus die Kristallstruktur und innere dynamische Prozesse von Materialien – und mögliche Fehler darin – zu bestimmen.
Die Jülicher Forschung fokussiert sich auf Quantenmaterialien und kollektive Phänomene, wie Weyl-Halbmetalle, magnetische Monopole und Spinflüssigkeiten. Zudem wird die Neutronenstreuung genutzt, um die Elektronenspins zu analysieren und Materialien wie Dünnschicht-Heterostrukturen und Nanokomposite für Anwendungen wie Hyperthermie zu entwickeln. Daraus ergeben sich zum Beispiel neue Ansätze für Leichtbau- und Funktionsmaterialien oder auch für neuartige Polymere und Hybridmaterialien.
Die Untersuchung weicher und biologischer Materialien umfasst die Charakterisierung ihrer Struktur und Dynamik mittels Neutronenstreuungstechniken. Die Jülicher Forschung zielt darauf ab, die Beziehung zwischen Struktur, Dynamik und Funktion von Materialien wie Mizellen, Vesikeln, Polymeren und Protein-Lipid-Verbünde zu verstehen. Dies hilft, neue Materialien und Präparate für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich der Medizin, der Lebensmittel- und Recyclingindustrie, zu entwickeln.
Kontakt
apl. Prof. Dr. Karen Friese
JCNS-2: Acting Institute Director Lecturer and Private Docent in Crystallography at RWTH Aachen University
