ISTA erhält neuen ERC Advanced Grant

Georgios Katsaros, Professor am Institute of Science and Technology Austria (ISTA), hat einen hochkompetitiven Advanced Grant des Europäischen Forschungsrates (ERC) im Wert von 2,8 Millionen Euro für ein Projekt gewonnen, das darauf abzielt, eine spezielle für Supraleitung zentrale Quantenverbindung direkt zu beobachten und nutzbar zu machen. Die Ergebnisse könnten das Verständnis der Physik der kondensierten Materie voranbringen, eines Grundpfeilers moderner Technologie.

Einige Materialien, wie etwa Aluminium, können zu Supraleitern werden, wenn sie auf sehr niedrige Temperaturen abgekühlt werden. In diesem speziellen Zustand kann elektrischer Strom ohne jeglichen Widerstand durch sie fließen, was bedeutet, dass keine Energie als Wärme verloren geht. Wissenschafter:innen erklären dies mit der BCS-Theorie von 1956, die besagt, dass Supraleitung auftritt, wenn Elektronen beginnen, sich in Paaren zu bewegen. Diese sogenannten Cooper-Paare verhalten sich fast wie winzige Tanzpartner:innen, die sich gemeinsam reibungslos durch das Material bewegen und dabei Hindernissen ausweichen.

Jedes Paar verbindet auch die Spins der beiden Elektronen—eine intrinsische Eigenschaft von Elektronen—sodass diese immer entgegengesetzt und verbunden sind, ähnlich zwei rotierenden Kreiseln, die synchron gekoppelt sind. Diese Verbindung ist eine Form der Quantenverschränkung, die zum Beispiel eine Schlüsselressource im Quantencomputing ist. Obwohl diese Verschränkung ein zentraler Teil der Beschreibung von Cooper-Paaren ist, konnte sie bisher niemand direkt messen.

Hier kommen Katsaros und sein ERC-finanziertes Projekt SPINSWAP ins Spiel.

„Während des SPINSWAP-Projekts werden wir Geräte herstellen, die Supraleiter mit Halbleitern kombinieren—den wichtigsten Materialien in der heutigen Elektronik—, um diese spezielle Quantenverbindung zwischen den gepaarten Elektronen endlich zu sehen und zu nutzen“, sagt Katsaros.

Katsaros, der die Nanoelektronik-Forschungsgruppe des ISTA leitet, merkt an, dass diese Forschung wichtig ist, um das Verständnis der Grundlagen der Physik der kondensierten Materie zu vertiefen, die einem großen Teil moderner Technologie zugrunde liegt.

„Wenn man einen Supraleiter mit einem Halbleiter mit besonderen Eigenschaften kombiniert und ein Magnetfeld hinzufügt, könnte sich die Art der Supraleitung ändern“, sagt er. „Niemand hat dies direkt untersucht. Unsere Geräte könnten es uns ermöglichen, in diese Richtung zu gehen.“

Katsaros würdigt Gruppe & Kollaboratoren:innen

Katsaros, der 2016 als Assistant Professor zum ISTA kam, betont, dass der Grant nicht nur das wissenschaftliche Potenzial von SPINSWAP feiert, sondern auch das Engagement seiner Gruppe, die unermüdlich geholfen hat, die Grundlage für das Projekt aufzubauen.

„Dieser ERC-Grant ist eine Anerkennung für die endlosen Arbeitsstunden, die Praktikant:innen, Studierende und Postdocs in die Entwicklung der für SPINSWAP benötigten Technologie gesteckt haben. Ein großes Dankeschön an meine Gruppe dafür, dass sie die vorgeschlagenen Experimente möglich macht“, sagt Katsaros.

„Unsere Forschung wäre nicht möglich ohne die Scientific Service Units des ISTA, die einzigartige Umgebung am ISTA und all unsere Kooperationspartner:innen.“

Katsaros, der sich selbst als griechisch-deutschen Forscher beschreibt und auch als Vice President für Scientific Resources Vizepräsident des ISTA dient, erhielt 2013 einen ERC Starting Grant.

Erfolg des ISTA bei ERC Grants

Als Teil des Horizon-Europe-Programms der Europäischen Union werden ERC Advanced Grants für einen Zeitraum von fünf Jahren vergeben und ermöglichen es erfahrenen Forschenden, ambitionierte, neugiergetriebene Projekte mit dem Potenzial für bedeutende wissenschaftliche Durchbrüche durchzuführen.

Der Wettbewerb ist sehr hart: Eine Rekordzahl von 3.329 Anträgen wurde für diesen jüngsten Call eingereicht, 31 % mehr als im Vorjahr, wobei nur 9,6 % für eine Förderung ausgewählt wurden.

Seit seiner Eröffnung im Jahr 2009 ist das ISTA zu einer der erfolgreichsten Forschungseinrichtungen in Europa geworden, wenn es darum geht, ERC-Grants einzuwerben. Während die allgemeine Erfolgsquote für ERC Core Grants typischerweise zwischen 8 % und 15 % liegt, weist das ISTA beeindruckende 49 % auf.

Mit der jüngsten Auszeichnung haben nun 78 % der Professor:innen des ISTA mindestens einen ERC Core Grant erhalten, während 23 % mehrere erhalten haben, darunter drei, denen jeweils drei zugesprochen wurden.