CUI: Advanced Imaging of Matter

Projektlaufzeit 2019-2025

Webseite des Clusters: https://www.cui-advanced.uni-hamburg.de/de.html

„Mehr ist anders”. Diese berühmte Aussage des Nobelpreisträgers P.W. Anderson umreißt eine der größten und aufregendsten Herausforderungen heutiger Wissenschaft: Zu verstehen, wie kollektives Verhalten und Funktionalität aus dem Zusammenspiel vieler miteinander wechselwirkender Bausteine entstehen. Das zentrale Ziel des Clusters ist es daher, emergentes Verhalten der Materie zu verstehen und – noch einen Schritt weiter – dynamisch neue Funktionalitäten zu schaffen.

Das Projekt gliedert sich in verschiedene Forschungsvorhaben: Eine der Visionen ist es, transiente Supraleitung mit Licht bei Raumtemperatur zu stabilisieren. Nicht weniger weitreichend ist das Vorhaben, die stark korrelierten Bewegungen von Elektronen und Atomen zu studieren - und den „Tanz“ zu kontrollieren, der das Geheimnis der Chemie ausmacht. Können wir womöglich Proteinen zusehen, während sie ihre Aufgaben in der Maschinerie des Lebens ausführen, und können wir mit Licht sogar ihre Funktion steuern?

Funktionalität im Nichtgleichgewicht

Diese Beispiele haben gemein, dass die Funktionalität aus einem Nichtgleichgewichtszustand entsteht. Denn: Die Natur ist nicht statisch! Emergenz von Funktionalität im Nichtgleichgewicht zu verstehen und zu kontrollieren ist das übergreifende Thema dieses Clusters. Für dessen Erfolg ist es entscheidend, die Dynamik komplexer physikalischer und chemischer Systeme abbilden zu können, und zwar in Echtzeit und auf der atomaren Skala.

Wir werden die Dynamik von komplexen Systemen mit skalenübergreifenden Konzepten und Methoden ergründen, die kleine wohl-kontrollierte Quantensysteme wie Moleküle mit Systemen zunehmender Größe und Komplexität wie Festkörper- und Nanosysteme verknüpfen. Unser Cluster vereint die hierfür notwendige kritische Masse an hervorragenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in Hamburg mit den neuartigen Methoden, die wir in den letzten Jahren hier entwickelt haben, um Materie auf der Skala von Ångström und Femtosekunden charakterisieren zu können.

Förderung junger Menschen

Alle Mitglieder des Clusters verpflichten sich der Förderung junger Forscherinnen und Forscher und der Gleichstellung und tragen dazu bei, Beruf und Familie in noch besseren Einklang zu bringen. Als zentrale strategische Maßnahme werden mehr als 80 % der Fördergelder für Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftlern eingesetzt. Unser Ziel ist es, sie zur nächsten Generation interdisziplinär arbeitender Forscher­innen und Forscher in diesem neuen Wissenschaftsgebiet auszubilden. Sie erhalten in Ham­burgs einzigartigem Forschungsumfeld Zugang zu einer beispiellosen Konstellation von Licht­quellen und Instrumenten für die Abbildung und Manipulation von Materie auf atomarer Skala.

Eingespieltes Team von Partnern

Ein eingespieltes Team von erfahrenen Forscherinnen und Forschern der Universität Hamburg, des Helmholtz-Zentrums DESY, der Max-Planck-Gesellschaft und der European XFEL GmbH wird sie darin unterstützen. Hamburg ist in einer exzellenten Lage, das Kleine und Schnelle zu erforschen, um das Große und Komplexe zu verstehen und zu kontrollieren.

Cluster-Sprecherin und -Sprecher:

Prof. Dr. Francesca Calegari
E-mail: francesca.calegari@desy.de(horst.weller"AT"chemie.uni-hamburg.de)

Prof. Dr. Henry Chapman
E-mail: henry.chapman"AT"desy.de

Prof. Dr. Klaus Sengstock
E-mail: klaus.sengstock"AT"physnet.uni-hamburg.de