Internationale Forschungsgruppe um Professorin Maria Roser Valentí entwickelt Vielteilchentheorien für komplexe Quantenmaterialien weiter
Die Forschungsgruppe FOR 5249 „Qualitative räumlich-zeitliche Modellierung von Materie mit elektronischen Korrelationen (QUAST)“ kann ihre Arbeit fortsetzen: Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat das Projekt für eine zweite Förderperiode von November 2025 bis Oktober 2029 bewilligt. Gemeinsam mit dem österreichischen Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) und dem Schweizerischen Nationalfonds (SNF) stellen die Förderorganisationen im Rahmen der D-A-CH-Zusammenarbeit insgesamt 5 Millionen Euro zur Verfügung.
Moiré-Systeme als neue Herausforderung
Im Zentrum von QUAST steht die Entwicklung moderner Vielteilchentheorien, die es ermöglichen sollen, topologische und dynamische Quantenphänomene in Festkörpern präzise vorherzusagen. Besonders spannend sind dabei Materialien, deren Eigenschaften auf komplexen Wechselwirkungen zwischen Elektronen beruhen – sogenannte räumlich-zeitliche elektronische Korrelationen. Solche Materialien können beispielsweise Strom ohne Widerstand leiten oder besondere magnetische Eigenschaften zeigen – Phänomene, die für zukünftige Quantencomputer oder energieeffiziente Elektronik von großer Bedeutung sein könnten.
In der zweiten Förderperiode nimmt die Forschungsgruppe nun neue Materialklassen ins Visier: Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf den erst vor Kurzem entdeckten Moiré-Quantensystemen, deren theoretische Beschreibung zu den größten Herausforderungen der aktuellen Quantenphysik zählt. Um diese zu meistern, setzt QUAST auf eine enge Verzahnung von Theorie und Experiment: Neue mathematische Methoden sollen gemeinsam mit maßgeschneiderten Experimenten entwickelt werden, um ein tieferes Verständnis dieser exotischen Materialien zu gewinnen.
QUAST-Sprecherin Prof. Roser Valentí erklärt: „Mit den Moiré-Quantensystemen stehen wir vor einer der spannendsten Herausforderungen der modernen Festkörperphysik. Unser Ziel ist es, eine Theorie zu entwickeln, die solche komplexen Quantenphänomene erklären kann.“ Langfristig strebt die Forschungsgruppe den Aufbau einer Computer-basierten Plattform an, mit der sich Quantenmaterialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften zuverlässig vorhersagen und gezielt entwickeln lassen – ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu zukünftigen Quantentechnologien.
Über QUAST / Die Forschungsgruppe QUAST (https://for5249.org/) wird von Professorin Maria Roser Valentí vom Institut für Theoretische Physik an der Goethe-Universität Frankfurt geleitet, die auch den Transregio-Sonderforschungsbereich 288 zu Quantenmaterialien koordiniert. QUAST vereint Wissenschaftler*innen aus Deutschland, Österreich und der Schweiz.
