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Claudia Draxl

Was Claudia Draxl interessiert, ist nur einige Millardstel Meter groß: Die Einstein-Professorin für Theoretische Festkörperphysik von der Humboldt-Universität zu Berlin untersucht Phänomene im Nanobereich. Im Mittelpunkt ihrer Forschung stehen Wechselwirkungen und Anregungen in Nanostrukturen und Hybrid-Materialien. Um ein tiefgreifendes Verständnis neuartiger Nanomaterialien zu erlangen, arbeitet Claudia Draxl mit analytischen Ansätzen der Mathematik und umfangreichen Computersimulationen.

»Wir entwickeln am Computer neue Materialien«

Materialdesign am Bildschirm – wie funktioniert das?
Wir berechnen die physikalischen Eigenschaften von Materialien, das können einfache Metalle, Halbleiter oder Kunststoffe sein. Und wir beschäftigen uns mit den Methoden, mit denen man diese Eigenschaften berechnen kann. Dafür schreiben wir Computerprogramme und wenden diese auf unterschiedlichste Materialien an. Wenn wir Materialkomponenten miteinander mischen oder auch nur einzelne Atome ersetzen, sollte möglichst etwas Neues entstehen, ein neues Material mit Eigenschaften, die es bisher gar nicht gab. Am Computer geht das besonders leicht. Man muss die Materialien nicht herstellen, kann aber vorhersagen, wie sich ihre Eigenschaften verändern.

Welche Materialien sind für Sie die interessantesten?
Im Moment die Hybridmaterialien. Das sind nano-strukturierte Materialien mit Grenzflächen, an denen Komponenten mit unterschiedlichen Eigenschaften aufeinandertreffen. Ein Beispiel ist die Kombination von Kohlenstoff-Nanoröhren und organischen Molekülen – zwei sehr unterschiedliche Materialien. Kohlenstoff-Nanoröhren sind robust, sie haben auch sehr gute elektrische Eigenschaften, aber für optoelektronische Bauelemente sind sie nutzlos, weil sie kein Licht im sichtbaren Bereich aussenden oder einfangen können. Unter den organischen Molekülen gibt es dagegen viele, die genau das können. Wenn wir sie in die Nanoröhren hineinbringen, dann schaffen wir ein neues Material und kombinieren die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Nanoröhren mit den lichtabsorbierenden Eigenschaften des Moleküls. Die Idee dahinter ist, ein lichtaussendendes Nanoobjekt herzustellen mit der Aussicht, es irgendwann einmal für optoelektronische Bausteine zu nutzen, wie sie zum Beispiel für Flachbildschirme benötigt werden.

Ein neues Material kreieren – heißt das, die Natur zu überlisten?
Die Natur überlisten, das müssten die Experimentatoren bewerkstelligen. Sie sind es, die herstellen, was wir mithilfe des Computers für ein gutes Material befunden haben. Aber der Weg von der Findung eines neuen Materials bis zur Anwendung dauert typischerweise 20 Jahre, es können auch 30 sein.
Ich bin Grundlagenforscherin. Doch das schließt nicht aus, dass ich immer auch ein Auge darauf habe, was in Zukunft nützlich sein könnte, thermoelektrische Materialien zum Beispiel, um Abwärme in elektrische Energie umzuwandeln. Aber wir müssen bei den elementaren Fragen bleiben, damit wir vorankommen.

Foto: Emmanuele Contini