Die beiden Empa-Forschenden Bruno Schuler und Marianne Liebi wurden vom Europäischen Forschungsrat mit einem ERC Starting Grant ausgezeichnet. Die Gelder gehen an talentierte junge Wissenschaftler und finanzieren innovative Grundlagen- und Pionierforschung – ein Sprungbrett, um eine eigene Forschungsgruppe aufzubauen.

Schuler forscht an fundamentalen Bausteinen für die Quanten-Informationstechnologie. Mit der Finanzierung kann er nun sein Forschungsprojekt verwirklichen. Sein Ziel ist es, Quantenrechner zu ermöglichen, die nicht auf Temperaturen nahe beim absoluten Nullpunkt heruntergekühlt werden müssen, um zu funktionieren. Das soll mit der Hilfe von "künstlichen Atomen" gelingen: elektronische Systeme, die durch gezieltes Einbringen von Defekten in zweidimensionalen Materialien erzeugt werden sollen.

Um das zu verwirklichen, müssen zwei Herausforderungen gelöst werden: Die Quantensysteme müssen zum einen mit atomarer Präzision hergestellt werden; zudem müssen deren Eigenschaften mit höchster Orts- und Zeitauflösung gemessen werden. Schuler will dafür zwei neue Durchbrüche in der Nanoforschung kombinieren: die Möglichkeit, eine nur ein Atom dicke Struktur präzise herzustellen – und diese mittels Rasterprobenmikroskopie und ultrakurzer Lichtpulse so hoch aufgelöst zu beobachten, dass die Eigenschaften eines einzelnen Atoms auf Pikosekunden genau gemessen werden können. Das ist fast unvorstellbar schnell – eine Pikosekunde ist der billionste Teil einer Sekunde. "Dieses interdisziplinäre Projekt verspricht komplett neue Einblicke in die dynamischen Prozesse auf atomarer Ebene", so Schuler.

Auch im zweiten Projekt geht es um die Untersuchung von Nanostrukturen. Marianne Liebi ist erst kürzlich von der Schwedischen Chalmers-Universität an die Empa gewechselt, wo sie als Gruppenleiterin am Zentrum für Röntgenanalytik forscht. Ziel ihres fünfjährigen Forschungsprojekts ist es, eine neue Methodik zu entwickeln, um die Nanostrukturen eines Materials zu untersuchen, ohne sie dabei direkt zu betrachten. Stattessen sollen die Wechselwirkungen des Materials mit elektromagnetischen Wellen untersucht werden: Liebi will dafür sowohl die Veränderung der Polarisation von sichtbarem Licht als auch die Streuung von Röntgenstrahlen nutzen. Mit diesem neuen Prinzip – multimodale Tensor-Tomographie genannt – können die Strukturen von komplexen hierarchischen Materialien erfasst werden.

"Neben der Methodenentwicklung wollen wir aber auch deren Fähigkeit zur Lösung kritischer Probleme in Material- und Biowissenschaften aufzeigen: Wir wollen etwa die Struktur von Cellulose-Nanofibrillen in leichten Kompositmaterialien oder das gestörte Kollagennetzwerk bei Patienten, die an Leberfibrose leiden, untersuchen", so Liebi. In ihrem Projekt, "MUMOTT" genannt, wird sie auch weiterhin mit Kollegen an der Chalmers-Universität zusammenarbeiten.