MQV-Einblicke: Wie man Quantenmaterialien designt


Diesen Donnerstag öffnete der Lehrstuhl für Experimentelle Festkörperphysik der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) im Rahmen der Veranstaltungsreihe „MQV-Einblicke – 100 Jahre Quantenwissenschaften und woran wir heute forschen“ seine Türen. Nach einem einführenden Vortrag zu zweidimensionalen Kristallen, konnten die 30 Besucher:innen bei einer Labortour die verschiedenen Stationen für die Herstellung und Erforschung der künstlicher Kristalle nachvollziehen.

Vom Schüler, über die Studentin bis hin zum interessierten Senior – es war ein bunt gemischtes Publikum, das sich am Donnerstagabend im Seminarraum des Lehrstuhls für Experimentelle Festkörperphysik der LMU einfand, um mehr über die Forschung zu neuartigen Quantenmaterialien zu erfahren. Maximilian Daschner, der als Postdoktorand am Lehrstuhl forscht, führte die 30 Besucher:innen in die Welt der sogenannten zweidimensionalen Materialien ein und erklärte, wie Wissenschaftler:innen einzelne, atomar dünne Lagen verschiedener Materialien übereinanderschichten, um so künstliche, ultradünne Kristalle herzustellen. „2D öffnet ganz neue Türen“, betonte Daschner als er den Zuhörer:innen erläuterte, dass damit Materialien mit verschiedenen spannenden Eigenschaften wie beispielsweise Supraleitung oder besonderen Formen des Magnetismus maßgeschneidert werden könnten. Die Materialeigenschaften hängen dabei unter anderem davon ab, aus welchen Elementen die einzelnen Lagen bestehen, wie viele Lagen es sind oder ob diese parallel oder gegeneinander verdreht geschichtet werden. Ein Großteil des Vortrags widmete sich dem „Wundermaterial“ Graphen, welches supraleitend wird, wenn zwei Lagen davon in einem Winkel von 1,1 Grad gegeneinander verdreht werden. Vor allem zu den potenziellen Anwendungen von Graphen gab es im Anschluss an den Vortrag viele interessierte Fragen.

Aufgeteilt in zwei Gruppen, wurden die Besucher:innen schließlich durch die verschiedenen Labore geführt und konnten so mit eigenen Augen sehen, wo und wie die künstlichen Kristalle hergestellt werden, welche Stationen dabei durchlaufen werden und welche technische Infrastruktur hinter den verschiedenen Laboren steckt. Dass im sogenannten Präparationslabor tatsächlich mit einfachem Tesafilm gearbeitet wird, um einzelne Graphenlagen vom ursprünglichen Graphit abzuziehen, also zu exfolieren wie es im Fachjargon heißt, fanden viele Besucher:innen lustig und interessant zugleich. Deutlich komplexer wurden die „Werkzeuge“ dann in den anschließenden Reinräumen. Mit geeigneten Überziehern für die Straßenschuhe durften die Gäste den Vorraum zu den Reinräumen betreten und einen Blick auf die verschiedenen Gerätschaften werfen. Wie man beispielsweise mit Plasma feine Strukturen in die Materialproben ätzt und mit Hilfe der Elektronenstrahllithografie elektronische Kontakte für die verschiedenen Messungen auf die Proben aufdampft, wurde von den Doktoranden anschaulich erklärt. Im Tieftemperaturlabor erfuhren die Besucher:innen schließlich, wie die Eigenschaften der zweidimenasionalen Kristalle bei eisigen Temperaturen knapp über dem absoluten Temperaturnullpunkt untersucht werden. Außerdem konnten sie sehen, welche technische Infrastruktur – vom Equipmentraum mit den vielen Pumpen und Heliumbehältern für die Kryostaten bis hin zum Wasserkühlkreislauf, dessen Rohre durch alle Gänge verlaufen – hinter den Messungen in den einzelnen Laboren steckt. Die ganze Führung über hielt sich das interessierte Publikum mit Fragen nicht zurück und vor allem das Innere des Kryostaten wurde zum beliebten Motiv für das ein oder andere Erinnerungsfoto. 

Weitere Informationen:

Alle weiteren Veranstaltungen der Reihe „MQV-Einblicke“ mit Links zur Anmeldung finden Sie hier: https://www.munich-quantum-valley.de/de/quanten-2025/mqv-einblicke 

Einen Überblick über alle weiteren Aktionen des MQV und seiner Partner anlässlich des Internationalen Quantenjahrs finden Sie hier: https://www.munich-quantum-valley.de/de/quanten-2025