(openPR) Mit dem Projekt „Dynamic Megabar Chemistry“ sollen chemische Prozesse unter extremen Druck- und Temperaturbedingungen untersucht werden, wie sie in der Natur auf der Erde nicht vorkommen. Diese Bedingungen – millionenfach höhere Drücke als der Atmosphärendruck und Temperaturen von mehreren tausend Grad Celsius – können die elektronischen und chemischen Eigenschaften von Materialien grundlegend verändern und damit eine Vielzahl neuer Möglichkeiten eröffnen.
Innovative Ansätze für zukunftsweisende Materialien Ein Schwerpunkt der geplanten Arbeiten von Kraus ist die Synthese neuer Materialstrukturen, darunter die BC-8 Struktur des Kohlenstoffs. Dieses bisher nur theoretisch beschriebene Material könnte so hart wie Diamant, jedoch weniger spröde sein. Um die extremen Bedingungen für die Herstellung dieses „Supermaterials“ zu schaffen, wird Dominik Kraus hochenergetische Laser einsetzen, die für den Bruchteil einer Sekunde Drücke von mehr als 10 Millionen bar erzeugen – das ist dreimal so viel wie im Zentrum der Erde. Einmal erzeugt könnte die neuartige Kohlenstoffstruktur auch unter Umgebungsdruck stabil bleiben. Schon ein einziger winziger Kristall des neuen Materials könnte als Ausgangsstoff für die Massenproduktion größerer Kristalle verwendet werden.
Für erste Experimente hat Kraus bereits die Zusage für Messzeiten an der National Ignition Facility (NIF) in den USA erhalten, der weltweit größten Laseranlage. Der Zugang zu dieser Einrichtung ist ebenfalls stark umkämpft: nur Anträge mit exzellenten Forschungsideen werden zugelassen. Dieser zusätzliche Erfolg ergänzt die ERC-Förderung und stärkt die weltweite Zusammenarbeit in diesem Forschungsfeld.
Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Erzeugung von Nanopartikeln unter extremen Bedingungen. Diese könnten in vielen Bereichen Anwendung finden, etwa bei der Reduzierung von Treibhausgasen, in der Elektronik, in der Sensorik sowie in der Medizin, etwa als Kontrastmittel für die Magnetresonanztomographie oder als Wirkstoffträger. Dazu sollen Experimente an der Helmholtz International Beamline for Extreme Fields, die das HZDR am European XFEL in Schenefeld betreibt, sowie in Kraus‘ eigenen Laserlaboren an der Universität Rostock durchgeführt werden.
Aufbau einer Forschungsinfrastruktur in Rostock Die ERC-Förderung unterstreicht die internationale Strahlkraft der Universität Rostock und des HZDR. Beide Einrichtungen treiben derzeit gemeinsam den Aufbau des neuen High Energy Density Institutes (HEDI) in Rostock voran, das künftig eine zentrale Rolle in der Erforschung physikalischer und chemischer Extrembedingungen spielen wird. „Die nächsten Jahre werden extrem spannend“, betont Dominik Kraus. „Hier entsteht ein völlig neues Forschungsfeld, und wir gestalten es aktiv mit. Einige der erhofften Erkenntnisse könnten die Welt verändern.“
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