Molekulare Leuchtstoffe für effizientere Quantentechnologien
- Neues aus der Fakultät 2023
Photonen dienen als Basis für neuartige Quantentechnologien. Ihre Informationsverknüpfung ist jedoch bislang sehr aufwendig. Das möchte Prof. Andreas Steffen vom Lehrbereich Anorganische Chemie in Zukunft ändern. Mit rund 800.000 Euro fördert die VolkswagenStiftung in den kommenden vier Jahren sein Vorhaben „Molecular Entangled 2-Photon-Sources“, in dem er gemeinsam mit seinem Team durch molekulares Design verschränkte 2-Photonen-Quellen für Quanteninformationstechnologien produzieren möchte.
Photonen – also Lichtteilchen – können miteinander quantenmechanisch verschränkt werden und verhalten sich dann wie „Zwillinge“, die gemeinsam Informationen teilen. Diese Informationsverschränkung von zwei Elementarteilchen ist die Basis für Quantentechnologien wie zum Beispiel Quantencomputer oder ultrasichere Datenleitungen. Bisher werden derartig verschränkte Photonen mit Festkörperleuchtstoffen generiert. „Die sind jedoch schwierig herzustellen oder zu prozessieren und benötigen zum Beispiel häufig tiefste Temperaturen“, sagt Andreas Steffen, der seit 2018 die Professur für Anorganische Chemie an der Fakultät für Chemie und Chemische Biologie innehat.
Hier setzt sein neues Projekt an: Denn molekulare Leuchtstoffe sind einfacher zu verarbeiten, operieren bei Raumtemperatur und werden bereits in organischen Leuchtdioden und in Displays eingesetzt. „Die Lichterzeugung erfolgt hier jedoch entsprechend der Naturgesetze durch Ein-Photonen-Emission, während die für Quantentechnologien benötigte 2-Photonen-Emission nicht bekannt ist“, erklärt Prof. Steffen. In seinem neuen Vorhaben hat er eine Idee entworfen, wie dieses Dogma durchbrochen werden kann und durch molekulares Design künftig doch verschränkte 2-Photonen-Quellen für Quantentechnologien gewonnen werden können.
Sein Projekt ist ein sogenanntes „High Risk – High Gain“-Vorhaben. Das bedeutet: „Die Idee ist äußerst unkonventionell und der Erfolg nicht garantiert. Sollte es mir und meinem Team aber gelingen, Moleküle als verschränkte 2-Photonen-Quellen zu etablieren, wäre das ein echter Durchbruch“, sagt Prof. Steffen. Genau diesen Freiraum in der Forschung ermöglicht ihm nun die Förderung der VolkswagenStiftung im Rahmen der Momentum-Initiative.