Natur als Vorbild in der Halbleiterforschung: DFG fördert Internationales Graduiertenkolleg an der Universität Bayreuth

Universität Bayreuth, Pressemitteilung Nr. 183/2022 vom 10.11.2022

Die Universität Bayreuth richtet gemeinsam mit zwei australischen Partneruniversitäten, der University of Melbourne und der Monash University, ein neues Internationales Graduiertenkolleg (IGK) auf dem Gebiet der Halbleiterforschung ein. Das Kolleg startet im Frühjahr 2023 und wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) zunächst für einen Zeitraum von fünf Jahren mit mehr als sechs Millionen Euro gefördert. Herausragende Nachwuchstalente aus der Physik, der Chemie, den Material- und den Ingenieurwissenschaften können sich ab Dezember 2022 für die Aufnahme in das Internationale Graduiertenkolleg und damit verbundene Stellen als wissenschaftliche Mitarbeiter*innen mit dem Ziel der Promotion bewerben.

Bayerns Wissenschaftsminister Markus Blume gratuliert: „Mit diesem neuen Internationalen Graduiertenkolleg adelt die DFG die Universität Bayreuth als Top-Standort für weltweit vernetzte Spitzenforschung durch herausragende Wissenschaftstalente! Herzlichen Glückwunsch zu dem erfolgreichen Antrag und dem künftigen interdisziplinären Nachwuchsteam viel Erfolg mit dem innovativen Forschungsansatz zu organischen und anorganischen Halbleitern!“

Das Internationale Graduiertenkolleg „Optische Anregungen in organischen und anorganischen Halbleitern: Verstehen und Kontrollieren durch externe Stimuli“ unterscheidet sich von der bisherigen Halbleiterforschung durch einen prinzipiell neuen Ansatz: Die Forschungsarbeiten zielen darauf ab, Eigenschaften und Funktionen von Halbleitern durch externe Faktoren zu steuern – und zwar durch Licht, elektromagnetische Felder oder materielle Selbstorganisationsprozesse in der direkten Umgebung. Insbesondere sollen die durch Nanostrukturierung beeinflussten Anregungen in organischen Halbleitern und in anorganischen Halbleitern verglichen werden. In der Natur existierende Systeme zur Absorption und Weiterleitung von Lichtenergie werden dabei als Vorbild dienen.

Bisher sind die Funktionen von Halbleitern hauptsächlich durch chemische und physikalische Eigenschaften ihrer Bauteile festgelegt, und organische und anorganische Halbleiter werden als separate Forschungsgebiete behandelt. Der neue bioinspirierte Forschungsansatz wird diese Abgrenzungen überwinden: Am Leitfaden der Natur sollen anpassungsfähige Grundlagen einer externen Kontrolle entwickelt werden, die auf organische wie auf anorganische Materialien übertragbar und insofern materialübergreifend anwendbar sind. Das von der Bayreuther Experimentalphysikerin Prof. Dr. Anna Köhler geleitete Graduiertenkolleg ist daher entschieden interdisziplinär ausgerichtet: Konzepte und Methoden der Physik, der Chemie, der Material- und der Ingenieurwissenschaften werden in allen Projekten miteinander verknüpft. Kooperationspartner in Forschung und Lehre sind zwei der führenden australischen Universitäten, die University of Melbourne und die Monash University. Beide sind in Melbourne angesiedelt, wo die Universität Bayreuth seit vier Jahren ein „Gateway Office“ zur Intensivierung der wissenschaftlichen Zusammenarbeit unterhält. Beide Standorte sind überdies im Bereich der Polymerwissenschaften durch das vom DAAD geförderte „Bayreuth-Melbourne Polymer/Colloid-Network“ verbunden. 

„Halbleiter haben in zentralen technologischen Bereichen, von der Photovoltaik bis hin zur Künstlichen Intelligenz, eine Schlüsselfunktion. Es freut mich sehr, dass sich die Universität Bayreuth mit dem neuen DFG-Graduiertenkolleg zu einem international vernetzten Standort der Spitzenforschung auf diesem Gebiet entwickeln wird – ausgehend von einem innovativen Forschungskonzept, das Erkenntnisse der Biomimetik für künftige Halbleitertechnologien fruchtbar macht. Die für das Kolleg wie auch die gesamte Universität Bayreuth charakteristische Verzahnung von theoretischen und experimentellen Forschungsarbeiten in verschiedenen Disziplinen, insbesondere die intensive Zusammenarbeit zwischen Physik und Chemie seit Gründung der Universität Bayreuth, bietet dafür beste Voraussetzungen“, sagt Universitätspräsident Prof. Dr. Stefan Leible.

„Das Ziel unseres Graduiertenkollegs, Wege zu einer externen, auf Licht und Materie basierenden Steuerung organischer und anorganischer Halbleiter zu erforschen und zu erproben, ist keineswegs nur ein Thema für wenige Spezialisten. Es betrifft allgemein wichtige Zukunftsfelder, beispielsweise neue Formen einer nachhaltigen Energiegewinnung und eines schonenden Umgangs mit Ressourcen. So könnte eine externe Kontrolle von Materialparametern die Effizienz von Solarstromanlagen signifikant erhöhen. Und wenn die Funktionalitäten von Halbleitern nicht mehr so stark wie heute von Eigenschaften der verwendeten Materialien abhängen, entstehen möglicherweise neue Potenziale für die Einsparung seltener Materialien, die derzeit im Fokus des internationalen Wettbewerbs um Rohstoffe stehen“, sagt Prof. Dr. Anna Köhler, die an der Universität Bayreuth den Lehrstuhl für Optoelektronik weicher Materie innehat.

Nachwuchswissenschaftler*innen, die hier ein innovatives und zukunftsweisendes Promotionsprojekt vorantreiben wollen, werden in Bayreuth und Melbourne eine hervorragende Infrastruktur für die Grundlagenforschung nutzen können, beispielsweise hochmoderne Techniken auf Gebieten der Mikroskopie, der Spektroskopie und der Optoelektronik. Sie nehmen an einem wissenschaftlichen Trainingsprogramm teil, das eine intensive individuelle Förderung gewährleistet: sowohl in Bezug auf aktuelle Forschungsarbeiten als auch hinsichtlich der langfristigen Karriereplanung. Das Trainingsprogramm will nicht allein die fachlichen Kompetenzen der Promovenden stärken, sondern auch ihre allgemeine Persönlichkeitsentwicklung fördern. Ein Schwerpunkt ist dabei der ständige wissenschaftliche Austausch in multinational zusammengesetzten Arbeitsgruppen. Auch neue Wege des Wissenstransfers in die Wirtschaft und die Gesellschaft sind Thema von Workshops und Seminaren.

Das neue Internationale Graduiertenkolleg knüpft in thematischer und methodischer Hinsicht an das interdisziplinäre Graduiertenkolleg "Photophysik synthetischer und biologischer multichromophorer Systeme" unter Leitung von Prof. Dr. Jürgen Köhler an, das von 2010 bis 2019 von der DFG an der Universität Bayreuth gefördert wurde. Vergleichende Untersuchungen zur Lichtabsorption und zum Energietransport in biologischen und synthetischen Systemen verliefen sehr erfolgreich und haben hervorragenden Nachwuchstalenten spannende Karrierewege in Wissenschaft und Industrie eröffnet. Diese Erfahrungen werden eine wertvolle Grundlage für die enge Zusammenarbeit zwischen den Forschungsstandorten Bayreuth und Melbourne im neuen IGK sein.

Foto zum Download

• Laserlabor zur Untersuchung nanostrukturierter organischer oder anorganischer Halbleiter.
  Foto: Thorsten Schumacher
  

Prof. Dr. Anna Köhler
Lehrstuhl für Experimentalphysik II
Optoelektronik weicher Materie
Universität Bayreuth

Telefon: +49 (0)921 / 55-2600
E-Mail: anna.koehler@uni-bayreuth.de
Web: https://www.ep2-bayreuth.de

Christian Wißler
Stellv. Pressesprecher, Wissenschaftskommunikation
Universität Bayreuth

Telefon: +49 (0)921 / 55-5356
E-Mail: christian.wissler@uni-bayreuth.de