Komplexe Materialien auf Basis von Seltenen Erden sind wichtig für viele Hightech-Anwendungen, beispielsweise für Permanentmagnete oder in Bildschirmen. Die Chemie molekularer und nanoskaliger Verbindungen der Seltenen Erden sowie ihre physikalischen Eigenschaften untersucht nun der neue Sonderforschungsbereich SFB „4f for Future“. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordiniert den Verbund, an dem auch die Philipps-Universität Marburg, die LMU München und die Universität Tübingen beteiligt sind. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den interdisziplinären Verbund ab dem 1. Januar 2023 über vier Jahre mit mehr als zehn Millionen Euro.
Materialien auf der Basis von Seltenerd-Metallen und deren Verbindungen sind wichtig für unsere moderne Hightech-Gesellschaft. Die Molekülchemie dieser Elemente ist jedoch erstaunlich wenig entwickelt. Jüngste Fortschritte auf diesem Gebiet zeigen, dass sich dies nun deutlich ändert. In den letzten Jahren haben dynamische Entwicklungen in der Chemie und Physik von molekularen Seltenerd-Verbindungen Grenzen und Paradigmen, die zuvor jahrzehntelang gültig waren, verschoben.
Materialien mit noch nie dagewesenen Eigenschaften
„Mit der gemeinsamen Forschungsinitiative ,4f for Future‘ wollen wir ein weltweit führendes Zentrum aufbauen, das diese neuen Entwicklungen aufgreift und weiter vorantreibt“, umschreibt SFB-Sprecher Professor Peter Roesky vom Institut für Anorganische Chemie des KIT die Aufgaben des neuen SFB. Die Forschenden untersuchen dabei die Synthesewege und die physikalischen Eigenschaften neuer molekularer und nanoskaliger Seltenerd-Verbindungen mit dem Ziel, Materialien mit noch nie dagewesenen optischen und magnetischen Eigenschaften zu entwickeln, so Roesky.
Mit diesen Forschungen soll das Wissen über die Chemie von molekularen und nanoskaligen Verbindungen der Seltenen Erden erheblich erweitert und das Verständnis ihrer physikalischen Eigenschaften im Hinblick auf neue Anwendungen vorangetrieben werden. Die Expertise der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT in der Chemie und Physik der molekularen Seltenerd-Verbindungen wird durch das Know-how von Forschenden der Universitäten Marburg, LMU München und Tübingen ergänzt.
SFB/Transregio zur Teilchenphysik geht in die zweite Förderphase
Neben dem neuen SFB wird die DFG auch den SFB/Transregio „Phänomenologische Elementarteilchenphysik nach der Higgs-Entdeckung” (TRR 257) für weitere vier Jahre fördern. Den Forschenden des KIT (Sprecherhochschule), der RWTH Aachen und der Universität Siegen geht es um ein tieferes Verständnis der fundamentalen Konzepte, die dem sogenannten „Standardmodell“ der Teilchenphysik zugrunde liegen, das die Wechselwirkungen aller Elementarteilchen mathematisch schlüssig beschreibt. Mit dem Nachweis des Higgs-Bosons wurde dieses Modell vor zehn Jahren experimentell bestätigt. Andererseits kann das Standardmodell Fragen wie etwa zur Natur der Dunklen Materie, der Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie oder dem Grund der Kleinheit der Neutrinomassen nicht beantworten. Im TRR 257 werden Synergien geschaffen, um die Suche nach einer umfassenderen Theorie, welche das Standardmodell erweitert, aus komplementären Richtungen anzugehen. So werden beispielsweise neue Verbindungen zwischen Flavour-Physik und der Phänomenologie an Hochenergiebeschleunigern geschaffen. Ziel des TRR 257 ist es, Wegbereiter bei der Suche nach einer möglichen „neuen Physik“ jenseits des Standardmodells zu sein.
SFB/Transregio zu Mehrphasenströmungen um weitere vier Jahre verlängert
Darüber hinaus verlängert die DFG den SFB/Transregio „Turbulente, chemisch reagierende Mehrphasenströmungen in Wandnähe“ (TRR 150) für eine dritte Förderphase. Derartige Strömungen lassen sich in einer Vielzahl von Vorgängen in Natur und Technik finden. Dazu zählen etwa Waldbrände, aber auch Prozesse bei der Energieumwandlung, bei denen Wärme-, Impuls- und Stoffaustausch sowie chemische Reaktionsabläufe durch die Interaktion zwischen einem Fluid und einer Wand beeinflusst werden. Das Verständnis dieser Mechanismen und die Entwicklung darauf basierender Technologien sind die Ziele des SFB/Transregio an der TU Darmstadt und am KIT. Dazu werden Experimente, Theorie, Modellbildung und numerische Simulation synergetisch eingesetzt. Die beteiligten Gruppen des KIT beschäftigen sich dabei insbesondere mit chemischen Prozessen zur Vermeidung von Bränden und zur Reduzierung klima- und umweltschädlicher Emissionen.
Sonderforschungsbereiche sind langfristige, auf die Dauer von bis zu zwölf Jahren angelegte Forschungsverbünde, in denen Forschende fächerübergreifend zusammenarbeiten. Sie ermöglichen die Bearbeitung innovativer, anspruchsvoller, aufwendiger und langfristig konzipierter Forschungsvorhaben.
Presseinformation der DFG: https://www.dfg.de/service/presse/pressemitteilungen/2022/pressemitteilung_nr_49/index.html
Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 10 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 22 800 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen. Das KIT ist eine der deutschen Exzellenzuniversitäten.