Mit Licht innovative Materialien steuern

Wir merken eine Wirkung von Licht, wenn die Sonne uns wärmt und die Welt angenehmer macht. Doch Licht ist nicht nur für Mensch und Natur von großer Bedeutung. Auch in der modernen Technologie spielen lichtgetriebene Prozesse eine wichtige Rolle – zum Beispiel für die Datenverarbeitung oder die Nutzung von Licht als Informationsträger. Licht ist zudem ein unverzichtbares Werkzeug für die Mikroskopie und die Materialher­stellung. Es treibt biologische, chemische und physikalische Prozesse an. Diese ermöglichen es beispielsweise, die Strukturen und die Funktion von Materialien zu schalten. 

Mit den zugrundeliegenden Wechselwirkungen zwischen Licht und neuen Materialien wird sich das neue Graduiertenkolleg „PhInt – Photopolarisierbare Grenzflächen und Membra­nen“ an der Universität Jena beschäftigen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert es ab 1. September, wie sie heute bekanntgegeben hat. Am Forschungsverbund, für den 5,8 Millionen Euro für die nächsten fünf Jahre beantragt wurden, sollen 24 Stellen für Doktorandinnen und Doktoranden eingerichtet werden.

Fachübergreifend und kommunikativ

Neben der Friedrich-Schiller-Universität Jena sind das Universitätsklinikum Jena, das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF und das Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) Partner im neuen Graduiertenkolleg, das im „Abbe-Center für Photonics“ angesiedelt wird. „PhInt besticht durch die enge Zusammenarbeit von Forschenden aus der Materialchemie, Festkörperphysik, Biophysik, Physiologie, physikali­schen Chemie, theoretischen Chemie und Chemiedidaktik“, sagt der Sprecher Prof. Dr. Ben­jamin Dietzek-Ivanšić.

„So werden neue Verknüpfungen zwischen den verschiedenen Fach­bereichen geschaffen, die die Grundlage für die stark interdisziplinäre Ausbildung der Promovierenden im Kolleg sind. Besonderen Wert legt PhInt auf die Vermittlung der Forschungsinhalte und die Wissenschaftskommunikation. Dazu wird die chemische Fachdidaktik direkt in das Graduiertenkolleg integriert und eine Zusammenarbeit mit dem Deutschen Optischen Museum implementiert“, ergänzt der Professor für Molekulare Photonik der Universität Jena, der zusätzlich am Leibniz-IPHT die Forschungsabteilung „Functional Interfaces“ leitet. 

Photoschaltbare Membranen und Grenzflächen herstellen 

Prominente Beispiele lichtgetriebener Prozesse und Strukturen sind die Photosynthese, die Licht-Energie-Wandlung in der Photovoltaik, aber auch lichtgetriebene molekulare Maschi­nen. In all diesen Bereichen ist es notwendig, die zugrundeliegenden Wechselwirkungen zwischen Licht und Materialien zu verstehen, um neue Materialien mit einer verbesserten Funktionalität entwickeln zu können. An solchen Wechselwirkungen wird im neuen Graduiertenkolleg PhINT intensiv geforscht werden. Ziel ist es, photoschaltbare Membranen und Grenzflächen herzu­stellen und zu charakterisieren.

Im Fokus stehen molekular-dünne Membranen sowie die Grenzflächen von Festkörpern wie Silizium und Glas. Ein Schwerpunkt wird auf der material­klassenübergreifenden Charakterisierung der molekularen Prozesse liegen, die zur Änderung der makroskopischen Eigenschaften der Materialien führen. Außerdem sollen geeignete Methoden entwickelt und etabliert werden, um die auf Molekülebene und teilweise extrem schnell ablaufenden Prozesse zu studieren. „Wenn diese Abläufe verstanden sind, eröffnen sich neue Anwendungsperspektiven für die lichtge­steuerten Materialien, zum Beispiel in der photoschaltbaren Optoelektronik und adaptiven Photosensorik oder in der Steuerung von zellulären Signalprozessen und der Medikamenten­aufnahme durch Licht“, schaut Prof. Dietzek-Ivanšić weit in die Zukunft.