Aktuelles: DFG-F?rderung für UR-Forscher Dr. Jan Wilhelm

Ultraschnelle Prozesse besser zu verstehen ist das Ziel einer neuen Arbeitsgruppe ?Computational Electronic Structure Theory“ unter der Leitung von Dr. Jan Wilhelm an der Universit?t Regensburg. Nach einem kompetitiven Antragsverfahren werden diese Forschungen durch das renommierte Emmy-Noether-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit ca. 1,8 Mio. Euro gef?rdert. 

Ultraschnelle Prozesse spielen eine zentrale Rolle in vielen Naturph?nomenen und wichtigen technologischen Anwendungen. Zum Beispiel die Photovoltaik: Licht setzt elektrisch geladene Quantenteilchen, die Elektronen, in einer Solarzelle in Bewegung und erzeugt so letztlich Strom. Man kann den zeitlichen Ablauf der Quantenbewegung in mehrere Phasen unterteilen: In der ersten Phase erleidet das Quantenteilchen durch das Licht eine fast schlagartige Beschleunigung. 百利宫_百利宫娱乐平台￥官网e Phase ist entscheidend, weil darin Lichtenergie in elektrisch nutzbare Energie umgewandelt wird. Das geschieht ultraschnell, d.h. im Millionsten Teil einer Milliardstel Sekunde. 
Dr. Wilhelm m?chte die ultraschnelle Energieumwandlung und viele verwandte Prozesse mit Hilfe von Computersimulationen pr?zise analysieren. ?Wir verwenden die Gesetze der Quantenmechanik, um die Bewegung der Elektronen mithilfe von eigens entwickelten Algorithmen am Computer zu berechnen und dadurch besser zu verstehen“, sagt Dr. Wilhelm. Solche Berechnungen sind extrem aufwendig und k?nnen lange dauern: Ein gew?hnlicher Laptop muss jahrelang rechnen, bis die Berechnung einer einzigen Quantenbewegung abgeschlossen ist. ?Glücklicherweise gibt es gro?e Supercomputer, die die 10.0000-fache Rechenleistung eines Laptops besitzen, sodass unsere Rechnungen nur einige Stunden auf dem Supercomputer ben?tigen“, erkl?rt Dr. Wilhelm. In der Zukunft m?chte Dr. Wilhelm existierende Rechenmethoden immer weiter verbessern. ?Mit den neuen Methoden k?nnen wir noch g?nzlich unbekannte Ph?nomene untersuchen, aber auch technologisch relevante Prozesse in bisher unvorstellbarer Weise optimieren.“ Doch nicht nur darum geht es Dr. Wilhelm: ?Mehr Recheneffizienz bedeutet für mich auch: Weniger Energieverbrauch, mehr Nachhaltigkeit.“
 
Die Anwendungsbereiche von Dr. Wilhelms Entwicklungen sind schier unbegrenzt: Ultraschnelle Elektronenbewegungen k?nnen in der Chemie oder in Quantentechnologien Anwendung finden. So k?nnte man chemische Reaktionen mithilfe von Licht gezielt steuern, um neue chemische Verbindungen zu synthetisieren, zum Beispiel Arzneimittel. Oder man k?nnte in der Quantenkommunikation den umgekehrten Prozess benutzen, also Elektronenabbremsung unter gleichzeitiger Aussendung von Licht, um mithilfe des ausgesendeten Lichts Information zu übermitteln. 
Die Erforschung ultraschneller Quantenbewegungen ist dementsprechend hochaktuell und ist das Kernthema des Regensburger Zentrums für Ultraschnelle Nanoskopie (RUN), dem Dr. Wilhelm und seine Arbeitsgruppe angeh?ren werden. ?Die breite Unterstützung in der Fakult?t für Physik und der Kolleg:innen im RUN hat sehr zum Erfolg bei der Einwerbung der Emmy-Noether-Gruppe beigetragen. Ich freue mich nun auf die zukünftige Zusammenarbeit mit den Mitarbeiter:innen der neuen Arbeitsgruppe und natürlich auf die Kollaborationen mit den Kolleg:innen aus dem RUN und dem Sonderforschungsbereichs 1277 unserer Fakult?t.“, sagt Dr. Wilhelm. 

Zur Person
Dr. Jan Wilhelm hat in Karlsruhe Physik und Mathematik studiert und anschlie?end an der Universit?t Zürich in Theoretischer Chemie promoviert. Danach folgten zwei Jahre in der Industrieforschung bei BASF, Ludwigshafen. Seit 2019 ist er an der Universit?t Regensburg t?tig am Institut für Theoretische Physik als Akademischer Rat in Forschung, Lehre und akademischer Selbstverwaltung. Sein Forschungsinteresse gilt ultraschnellen Prozessen in Festk?rpern und Nanostrukturen, für deren Analyse er hocheffiziente Elektronenstruktur-Rechenmethoden entwickelt.

Weitere Informationen:

Webseite der Nachwuchsgruppe: 
https://www.ur.de/physics/wilhelm (externer Link, ?ffnet neues Fenster)
 
Informationen zum Emmy-Noether-Programm: 
https://www.dfg.de/foerderung/programme/einzelfoerderung/emmy_noether/ (externer Link, ?ffnet neues Fenster)

Informationen zum Regensburger Zentrum für Ultraschnelle Nanoskopie (RUN):
https://www.run-regensburg.com/ (externer Link, ?ffnet neues Fenster)

Informationen zum Sonderforschungsbereich 1277 ?Emergente relativistische Effekte in der Kondensierten Materie: Von grundlegenden Aspekten zu elektronischer  Funktionalit?t“:
https://www.sfb1277-regensburg.de/ (externer Link, ?ffnet neues Fenster)