{"id":52012,"date":"2021-07-26T08:28:21","date_gmt":"2021-07-26T06:28:21","guid":{"rendered":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=52012"},"modified":"2022-04-10T14:47:31","modified_gmt":"2022-04-10T12:47:31","slug":"humboldt-stipendiat-francesco-ferrari-networking-gegen-den-frustrations-frust","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/menschen\/humboldt-stipendiat-francesco-ferrari-networking-gegen-den-frustrations-frust\/","title":{"rendered":"Humboldt-Stipendiat Francesco Ferrari: Networking gegen den Frustrations-Frust"},"content":{"rendered":"<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"alignright size-large is-resized\"><a href=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/Bild_UR4.21_Ferrari.jpg\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/Bild_UR4.21_Ferrari.jpg\" alt=\"Francesco Ferrari\" class=\"wp-image-52014\" width=\"325\" height=\"434\" srcset=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/Bild_UR4.21_Ferrari.jpg 650w, https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/Bild_UR4.21_Ferrari-225x300.jpg 225w\" sizes=\"(max-width: 325px) 100vw, 325px\" \/><\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"has-drop-cap\">Die Zusammensetzung des Teams hat es ihm angetan: \u201eGanz besonders mag ich, dass die Gruppe aus Kolleginnen und Kollegen besteht, die alle ganz unterschiedliche Hintergr\u00fcnde haben und deshalb Experten f\u00fcr ganz verschiedene Themen und Methoden sind\u201c, sagt Francesco Ferrari \u00fcber die Mitglieder der Arbeitsgruppe von Maria Roser Valenti am Institut f\u00fcr Theoretische Physik. Dieser Gruppe hat er sich im November 2019 als Postdoktorand angeschlossen, weil er die Zusammenarbeit und den Austausch mit anderen als N\u00e4hrboden f\u00fcr eigenes Wachstum betrachtet, auf dem er sich weiterentwickeln m\u00f6chte; die Alexander von Humboldt-Stiftung ist von Ferraris Wachstumspotenzial in der Gruppe Roser Valenti so sehr \u00fcberzeugt, dass sie sein Forschungsvorhaben seit Februar 2020 mit einem Stipendium f\u00f6rdert.<\/p>\n\n\n\n<p>\u201eW\u00e4hrend ich hier bin, m\u00f6chte ich von den anderen Gruppenmitgliedern bestimmte numerische Techniken lernen, mit denen sich reale, experimentell schon untersuchte Materialien auch theoretisch beschreiben lassen\u201c, erl\u00e4utert Ferrari, \u201eund das hei\u00dft, ich m\u00f6chte zun\u00e4chst einmal lernen, mit den Leuten auf Augenh\u00f6he zu kommunizieren, die diese Techniken anwenden.\u201c Seine Kolleginnen und Kollegen gingen physikalische Probleme aus ganz unterschiedlichen Perspektiven an, sagt er und hebt hervor, dass au\u00dferdem sehr gute Verbindungen zu einigen anderen Gruppen best\u00fcnden: \u201eNetworking ist f\u00fcr die Qualit\u00e4t von Forschung essenziell, nicht nur unter uns Theoretikern, sondern auch mit experimentell arbeitenden Kollegen, weil wir uns mit unseren abgehobenen Themen sonst ruckzuck in einer Ecke wiederfinden.\u201c<\/p>\n\n\n\n<p>Mit abgehobenen Theorie-Themen, beispielsweise mit \u201eQuasiteilchen\u201c, \u201ePhasen\u00fcberg\u00e4ngen\u201c und \u201eVielk\u00f6rper-Ans\u00e4tzen\u201c hat er sich schon an italienischen Universit\u00e4ten sowie in Spanien und Kanada besch\u00e4ftigt: zun\u00e4chst an der Universit\u00e4t von Mailand, wo er sein Bachelor- und sein Masterstudium absolvierte, unterbrochen durch das halbe Jahr, das er f\u00fcr seine Masterarbeit im spanischen San Sebastian verbrachte, und anschlie\u00dfend w\u00e4hrend seiner Promotion an der Universit\u00e4t von Triest. W\u00e4hrend er an seiner Dissertation arbeitete, absolvierte er zudem ein zweimonatiges Praktikum an einem Institut f\u00fcr K\u00fcnstliche Intelligenz in Toronto, um quantenmechanische Vielteilchensysteme auch mithilfe von Strategien des maschinellen Lernens zu beschreiben.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Nach oben oder nach unten \u2013 das ist die Frage<\/h3>\n\n\n\n<p>In Triest kam Ferrari zum ersten Mal mit dem Ph\u00e4nomen in Ber\u00fchrung, zu dem er auch jetzt, als Postdoc, noch forscht: Er beschreibt Systeme aus mikroskopisch kleinen, quantenmechanischen Teilchen (Atome mit ihren \u00e4u\u00dferen Elektronen), die in einem speziellen regelm\u00e4\u00dfigen Muster angeordnet sind und die sich gegenseitig beeinflussen. Insbesondere muss, wenn der \u201eSpin\u201c (eine quantenmechanische Eigenschaft, die man sich als einen Pfeil vorstellen kann) nach oben zeigt, der Spin des benachbarten Teilchens nach unten zeigen. Wenn jetzt aber die vielen Teilchen, aus denen ein Material besteht, beispielsweise in einem Dreiecksmuster angeordnet sind, hat das dritte Teilchen ein Problem: Einerseits muss sein Spin wegen des ersten Teilchens nach unten zeigen. Andererseits muss er wegen des zweiten Teilchens nach oben zeigen. Der dritte Spin kann also eigentlich nicht existieren. Ganz allgemein ist der Spin daf\u00fcr verantwortlich, ob ein Material magnetisch ist und welche konkreten magnetischen Eigenschaften es aufweist. Deswegen hat ein Material, das aus Teilchen mit diesen \u201eunm\u00f6glichen\u201c Spins aufgebaut ist, ungew\u00f6hnliche magnetische Eigenschaften, die als \u201emagnetische Frustration\u201c bezeichnet werden.<\/p>\n\n\n\n<p>Was in solch einem magnetisch frustrierten Material passiert, wenn es sich zum Beispiel in einem \u00e4u\u00dferen Magnetfeld befindet oder wenn Druck auf das Material ausge\u00fcbt wird, l\u00e4sst sich durch ein \u201eModell\u201c \u2013 einen Satz quantenmechanischer Gleichungen \u2013 erfassen, die Ferrari l\u00f6st. Je mehr Effekte er dabei ber\u00fccksichtigt (zum Beispiel, dass sich das Material in einem \u00e4u\u00dferen Magnetfeld befindet oder dass Druck auf das Material ausge\u00fcbt wird), desto komplizierter wird es, die Gleichungen zu l\u00f6sen, und Ferrari kann als jeweilige L\u00f6sung nicht mehr eine konkrete Formel angeben, sondern muss ihren jeweiligen Wert in aufwendigen Simulationen ermitteln. Die L\u00f6sungen, die er auf diese Weise berechnet, entsprechen dann den Teilchen, die in dem magnetisch frustrierten Material existieren.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Sein Ziel: Selbst ein Modell aufstellen<\/h3>\n\n\n\n<p>Schon fr\u00fcher, w\u00e4hrend seiner Promotion, habe er sich mit theoretischen Modellen magnetischer Frustration besch\u00e4ftigt, die andere Wissenschaftler zuvor aufgestellt h\u00e4tten, erl\u00e4utert Ferrari. \u201eDas kann ich aber nicht so einfach f\u00fcr meine jetzige Forschung weiterverwenden\u201c, f\u00e4hrt er fort, \u201edabei ging es n\u00e4mlich um eine andere Klasse von Stoffen, f\u00fcr die man ganz andere Modelle braucht.\u201c<\/p>\n\n\n\n<p>Auch an der Goethe-Universit\u00e4t habe er bislang das Verhalten magnetisch frustrierter Materialien anhand von schon bestehenden Modellen untersucht, sagt Ferrari und f\u00fcgt hinzu: \u201eDar\u00fcber m\u00f6chte ich in meiner weiteren Forschung noch hinausgehen. Mein Humboldt-Stipendium geht bis Ende Januar 2022, und bis dahin m\u00f6chte ich gerne von meinen Kolleginnen und Kollegen lernen, wie ich f\u00fcr ein konkretes magnetisch frustriertes Material das entsprechende Modell aufstelle.\u201c Umso mehr freut er sich darauf, den anderen Gruppenmitgliedern endlich wieder von Angesicht zu Angesicht zu begegnen, statt Covid-19-konform vom heimischen Schreibtisch aus an Online-Besprechungen teilzunehmen, denn: \u201eGerade, wenn ich von anderen etwas lernen m\u00f6chte, ist es besser, ihnen von Angesicht zu Angesicht zu begegnen, nicht nur am Bildschirm.\u201c<\/p>\n\n\n\n<p>Ferrari wird f\u00fcr seine Forschung nicht nur das theoretisch-physikalische und numerische Know-how der \u00fcbrigen Mitglieder der Gruppe Roser Valenti nutzen: \u201eAls Erstes ben\u00f6tige ich daf\u00fcr experimentelle Ergebnisse zu meinen Materialien\u201c, erl\u00e4utert er, \u201ebeispielweise ihre genaue chemische Zusammensetzung und in welchem Muster die einzelnen Atome des jeweiligen Materials angeordnet sind.\u201c Ausgehend von diesen Informationen wolle er dann mithilfe der sogenannten Dichtefunktionaltheorie \u2013 eines wichtigen quantenmechanischen N\u00e4herungsverfahrens \u2013 ein Modell f\u00fcr dieses Material aufstellen; aus diesem lassen sich schlie\u00dflich Eigenschaften wie der Magnetismus des Materials, sein Verhalten unter Druck und seine Temperaturabh\u00e4ngigkeit ermitteln.<\/p>\n\n\n\n<p>\u201eDer Forschungsansatz von Francesco Ferrari passt hervorragend zur Arbeit meiner Gruppe\u201c, kommentiert Maria Roser Valenti. Die Mitglieder ihrer Gruppe am Institut f\u00fcr Theoretische Physik untersuchten unter anderem die genauen Ursachen f\u00fcr das spezielle Verhalten frustrierter Magnete, sagt Roser Valenti; hierbei k\u00e4men verschiedene analytische und numerische Verfahren zum Einsatz: \u201eFerrari ist ein absoluter Experte f\u00fcr ein ganz bestimmtes Simulationsverfahren, das wir als \u201aVariational Monte Carlo\u2018 bezeichnen. Das ist tats\u00e4chlich eines der wenigen Verfahren, das eine angemessene quantenmechanische Beschreibung frustrierter Magnete liefert, und daher k\u00f6nnen wir durch die Zusammenarbeit mit Ferrari auch einige unserer eigenen Projekte weiterentwickeln.\u201c<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p class=\"has-text-align-right\"><em>Stefanie Hense<\/em><\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong><em>Dieser Beitrag ist in der&nbsp;<\/em><\/strong><a rel=\"noreferrer noopener\" href=\"https:\/\/www.unireport.info\/102989439.pdf\" target=\"_blank\"><em><strong>Ausgabe 4\/2021<\/strong><\/em><\/a><strong><em>&nbsp;(PDF)&nbsp;des UniReport&nbsp;erschienen.<\/em><\/strong><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die Zusammensetzung des Teams hat es ihm angetan: \u201eGanz besonders mag ich, dass die Gruppe aus Kolleginnen und Kollegen besteht, die 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