Vier ISTA Forscher erhalten prestigeträchtige ERC Consolidator Grants 

Wir sind stolz darauf, dass der ERC die Anträge von vier Forschern des Institute of Science and Technology Austria (ISTA) ausgewählt hat und diese mit jeweils zwei Millionen Euro unterstützen wird. Johannes Fink, Onur Hosten sowie Jérémie Palacci aus dem Fachbereich Physik und der Neurowissenschafter Maximilian Jösch erhalten diese prestigeträchtige Förderung.

Der Europäische Forschungsrat (ERC) ist eine der führenden europäischen Förderorganisationen. Er fördert breit über alle Disziplinen der Spitzenforschung. Der „Consolidator Grant“ unterstützt aufstrebende Forscher:innen und ihre Teams dabei, bahnbrechende Wissenschaft in ihrem Spezialgebiet mit von ihnen frei gewählten Methoden durchzuführen.

VULCAN –Materie, von innen angetrieben

Die Palacci-Gruppe – auch als Materiali Molli Lab bekannt – ist eine der Physikgruppen, die eine ERC-Förderung erhalten haben. Mit ihrem Projekt VULCAN bezieht sich Assistant Professor Jérémie Palacci nicht zufällig auf Vulkan, den römischen Gott der Schmiedekunst, und seine mächtige Fähigkeit, die Eigenschaften von Metallen zu kontrollieren. Bis heute ist die Wärmebehandlung, bei der Werkstoffe abwechselnd stark erhitzt und langsam wieder abgekühlt werden, ein wesentliches Werkzeug der Materialwissenschaft. Sie liegt auch der Kunst des Schwertschmiedens zugrunde. Mit VULCAN bringen Palacci und sein Team das Schmieden in das moderne Zeitalter, indem sie Energie direkt durch in den Materialien vorhandene Stoffe einspeisen. Damit schaffen sie neue experimentelle Strategien, um Materialien herzustellen, die von innen heraus mit Energie versorgt werden und unkonventionelle mechanische und dynamische Eigenschaften aufweisen. „Wir hoffen, einen neuen Bereich in der Materialwissenschaft zu erschließen, mit Materialien, die durch eingebettete winzige Rührwerke gesteuert werden – ähnlich wie heiße Öfen der Schlüssel zur Revolution in der Eisenzeit waren, aber mit mikroskopischer, zeitlicher und räumlicher Auflösung. Das ist super spannend“, fasst Palacci zusammen.

cQEO –auf dem Weg zu Quantencomputern

Johannes Fink und sein Forschungsteam arbeiten auf dem Gebiet der experimentellen Quantenphysik. Insbesondere an Verbindungen zwischen supraleitenden Schaltkreisen – eine der führenden Hardware-Plattformen zur Realisierung von Quantencomputern – und Glasfasern, die die größte Hoffnung dabei sind, robuste Quantennetzwerke zu verwirklichen. Im Rahmen des vom ERC finanzierten Projekts cQEO (Cavity Quantum Electro Optics) wird die Forschungsgruppe starke direkte Wechselwirkungen zwischen supraleitenden und optischen Schaltkreisen untersuchen, um sogenannte Qubits auf kilometerlangen Strecken zu verschränken. Diese sind die grundlegende Recheneinheit eines Quantencomputers. Professor Fink, der seit 2016 am ISTA forscht, hofft, „dass diese Forschung Licht auf die elektrooptische Kopplung einzelner Quanten in ultrakalten Umgebungen werfen und zu verteilter Informationsverarbeitung und Sensorik mit beispiellos niedrigen Signalleistungen führen wird.“ 

QuHAMP–mechanische Steuerung mittels kalter Atome

Mit QuHAMP (Quantum Hybrid of Atoms and Milligram-scale Pendulums) wird ein weiteres Projekt im Bereich der Quantenphysik durch den ERC gefördert. Onur Hosten, experimenteller Physiker auf dem Gebiet der Atom- und optischen Physik, konzentriert sich in seiner Forschung auf nichts Geringeres als die Schnittstelle zwischen Gravitation und Quantenmechanik. Hier ist unser Verständnis noch immer sehr unvollständig. Zudem fehlt es an experimentellen Möglichkeiten. Dazu braucht es ausreichend massive Objekte mit entsprechenden Gravitationskräften, die gleichzeitig die Merkmale quantenmechanischen Verhaltens aufweisen. Hosten und sein Team wollen ein System entwickeln, mit dem sie mechanische Pendel besser steuern können, indem sie kalte Atomensembles nutzen, anstatt sie nur mit Lasern zu steuern. „Wenn wir das resultierende hybride System in ein quantenmechanisches Regime bringen, wird dies ein Wendepunkt in der Physik sein. Es wird die Möglichkeit eröffnen, gravitationsvermittelte Quantenverschränkungstests durchzuführen, was schließlich entweder zu einer Vereinigung des Gravitations- und des Quantenbereichs führen oder eine Revision der grundlegenden physikalischen Gesetze erfordern wird“, erklärt Hosten.

JANUS –im Mittelhirn, dem Ort der Handlungsauswahl

Mit JANUS, dem römischen Gott des Anfangs und des Endes, bezieht sich ein zweites Projekt auf eine römische Gottheit. Die Forschergruppe um den Neurowissenschafter Maximilian Jösch untersucht die neuronalen Grundlagen angeborener Verhaltensweisen, mit dem Ziel zu verstehen, wie das Gehirn sensorische Informationen nutzt, um Verhalten zu steuern. Mit der Förderung des ERC wollen Assistant Professor Jösch und sein Team die neuromodulatorischen Strategien erforschen, die sensomotorische Prozesse kontextspezifisch modifizieren. Sensomotorisch bedeutet, dass wir unsere Sinne nutzen, um je nach Aufgabe angemessen zu reagieren. Dabei wollen die ISTA-Forschenden die enge Abstimmung der Neuromodulation untersuchen, die eine angemessene oder anormale Auswahl von Handlungen, je nach den unmittelbaren Bedürfnissen des Tieres, sicherstellt – etwa wenn ein Tier seinen Bau finden will, nach Nahrung sucht oder auf eine Gefahr reagieren muss. Ihre Arbeit wird dazu beitragen, die zugrundeliegende Komplexität der sensomotorischen Berechnungen in Gesundheit und Krankheit zu verstehen. Was ist das Spannendste an JANUS? Für Jösch ist das leicht zu beantworten: „Einige aufregende vorläufige Ergebnisse darüber weiterzuverfolgen, wie wir die Welt in Abhängigkeit von unserem momentanen Zustand visuell wahrnehmen – und dies zusammen mit einer Gruppe unglaublicher Menschen zu tun.“