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ERC Consolidator Grant für Physikerin Prof. Dr. Stephanie Reich

News from Nov 28, 2017

Die Freie Universität Berlin erhält zwei renommierte Förderungen des Europäischen Forschungsrats (European Research Council, ERC). Ausgewählt wurden die Physikerin Prof. Dr. Stephanie Reich und der Computerwissenschaftler Prof. Dr. Frank Noé, wie der ERC am Dienstag in Brüssel mitteilte. Der ERC Grant für Frau Profesorin Reich umfasst die Summe von rund 2,3 Millionen Euro über fünf Jahre. Stephanie Reich hatte für die Jahre 2008 bis 2013 bereits einen ERC Starting Grant über 1,2 Millionen Euro eingeworben.

Mit der neuen Förderung wird Prof. Dr. Stephanie Reich ein neues Forschungsgebiet entwickeln, bei dem sie die Reaktion von Materialien auf Licht maßschneidern will. Hierzu wird sie zusammen mit ihrem Team neuartige Messmethoden erarbeiten, um die Entwicklung hochempfindlicher Sensoren zu ermöglichen und Schallwellen konzentriert abzustrahlen.

In vielen Materialien gibt es ungeklärte dunkle Zustände, die nicht auf Licht reagieren. Diese dunklen Anregungen sind besonders geeignet, um etwa Daten zu verarbeiten oder parallel in großen Paketen zu verschicken. Sie können aber auch als hochempfindliche Messinstrumente genutzt werden, mit denen sich einzelne Moleküle aufspüren lassen. „Ich möchte Wege finden, um dunkle Zustände im wortwörtlichen Sinne sichtbar zu machen. Sie sollen auf Licht reagieren, sodass wir sie auslesen, schreiben und benutzen können“, sagt Stephanie Reich. Die Experimentalphysikerin und Sprecherin der Fokus Area NanoScale an der Freien Universität Berlin wird das Forschungsprojekt „DarkSERS“ leiten; DarkSERS ist eine Wortschöpfung aus dem englischen Wort für dunkel (dark) und surface-enhanced Raman-scattering (oberflächenverstärkte Ramanstreuung).

Für ihr Ziel will Stephanie Reich spezielles strukturiertes Licht benutzen. „Strukturiert nennen wir Licht, wenn seine Eigenschaften in einem vorgegebenen räumlichen Muster variieren.“ Dabei spricht sie nicht so sehr von der Farbe oder der Helligkeit des Lichts, sondern von seiner Phase und Polarisation. „Licht ist aus physikalischer Sicht vor allem ein sich extrem schnell veränderndes elektrisches Feld. Die Polarisation gibt an, in welcher Richtung das Feld abfällt. Mit solchem aufwändig präparierten Licht werden wir winzige Metallstrukturen beleuchten.“ In diesen Metallen, die nur den zehntausendsten Bruchteil eines Millimeters groß sind, erwartet Stephanie Reich besonders ausgeprägte dunkle Zustände, die unter dem strukturierten Licht sichtbar werden. „Deshalb wollen wir als erstes Metalle für unsere Experimente nutzen, aber das Konzept kann später viel umfassender angewandt werden,“, erläutert die Physikerin.

Stephanie Reich leitet an der Freien Universität Berlin ein weltweit einzigartiges Labor zur optischen Spektroskopie, zur Untersuchung von (Nano-)Materialien mit Licht. Von den möglichen technologischen Anwendungen der dunklen optischen Zustände interessiert sie deshalb besonders die ultra-sensitive Spektroskopie. „Kurioserweise erzeugen die dunklen Zustände extrem starke Lichtsignale, wenn wir Moleküle in ihre Nähe bringen. Zwei (fast) dunkle Dinge erstrahlen plötzlich hell, wenn wir sie miteinander verknüpfen.“ Die Weiterentwicklung dieser Ideen soll dann zu einem sogenannten Phononen-Laser führen. Dabei handelt es sich um ein mechanisches Analogon zum optischen Laser, bei dem nicht Licht, sondern Schallwellen ausgesendet werden.

Für ihre Arbeiten braucht Stephanie Reich die Unterstützung einer Arbeitsgruppe aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die ihre speziellen experimentellen Kenntnisse und Ideen einbringen. „In Zukunft kann ich meine Gruppe aus dem ERC Consolidator Grant erweitern, aber auch Kooperationspartner aus der ganzen Welt zu gemeinsamen Forschungsarbeiten einladen“, erläutert sie. Daneben braucht sie spezielle Messinstrumente, von denen einige mithilfe des ERC Grant erstmalig entwickelt und aufgebaut werden. „Besonders gut ist, dass die Focus Area NanoScale einen neuen Forschungsbau für die Freie Universität Berlin eingeworben hat. Wenn wir ab 2020 in dem neuen Gebäude arbeiten können, werden wir ausgezeichnete Bedingungen für unsere Experimente haben.“

Pressemitteilung der Freien Universität Berlin: ERC Consolidator Grant für Physikerin Prof. Dr. Stephanie Reich (Nr. 332/2017 vom 28.11.2017, deutsch)

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