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(deutsche Version siehe unten)
Desired outcome
We aim to lay the foundation for the discovery, synthesis, and analysis of 3D materials with quantum geometry effects, enabling the development of superconductivity at room temperature within the next 10 years.
Background
Superconductors transmit electricity without resistance, but so far they only operate at very low temperatures. Materials that superconduct near room temperature would offer significant advantages for the sustainability of our high-tech world. Electricity could be transferred without loss, dramatically reducing the operating costs of energy-intensive systems such as magnetic resonance imaging systems or data centers. This could pave the way for climate-friendly developments. However, it is still unclear which materials are capable of superconducting at room temperature.
3D quantum geometry effects represent a promising approach. They open up an emerging field in solid-state physics that may one day enable the development of specific superconducting materials. Advances in materials science, driven by machine learning, are bringing their discovery and synthesis within reach [see e.g. Törmä et al. 2023]. This allows theoretical simulations of a wide range of materials to identify promising candidates. These can then be synthesized in the laboratory and tested for their superconductivity.
This high-risk project requires a broad spectrum of expertise that can only be assembled together in an interdisciplinary network of researchers. In collaboration with the Kavli Foundation, we therefore seek researchers in physics, mathematics, computer science, and chemistry with relevant expertise in 3D quantum geometry, superconductors, and machine learning.
Deutsche Version
Die Bewerbungsfrist für diese Förderlinie ist abgelaufen. Wir nehmen keine weiteren Anträge an.
Erwünschte Wirkung
Bei der Entdeckung, Synthese und Analyse von 3D-Materialien mit Quanten-Geometrie-Effekten soll der Grundstein gelegt sein, um in den nächsten 10 Jahren Supraleitung bei Raumtemperatur zu entwickeln.
Hintergrund
Supraleiter übertragen Strom ohne Widerstand, aber funktionieren bisher lediglich bei sehr kalten Temperaturen. Materialien, die nahe Raumtemperatur supraleiten, würden wesentliche Vorteile für die Nachhaltigkeit unserer hochtechnisierten Welt bringen. Strom ließe sich verlustfrei transportieren, wodurch sich die Betriebskosten für energieintensive Anlagen, wie Magnetressonanztomographen oder Rechenzentren drastisch reduzieren ließen. Das könnte zukunftsweisend für klimafreundliche Entwicklungen sein. Es ist jedoch unklar, welche Materialien bei Raumtemperatur supraleitend sein könnten.
Ein vielversprechender Ansatz sind 3D Quanten-Geometrie-Effekte. Sie eröffnen ein aufstrebendes Gebiet in der Festkörperphysik, das eines Tages die Entwicklung spezieller supraleitender Materialien ermöglichen könnte. Fortschritte durch maschinelles Lernen in den Materialwissenschaften bringen ihre Entdeckung und Synthese in erreichbare Nähe [s. z. B. Törmä et al. 2023]. So lassen sich eine Vielzahl von Materialien theoretisch simulieren sowie aussichtsreiche Kandidaten identifizieren. Diese könnten im Labor synthetisiert und auf ihre Supraleitungsfähigkeit getestet werden.
Um dieses risikoreiche Vorhaben umzusetzen, bedarf es vielfältiger Expertise, die nur in einem interdisziplinären Netzwerk aus Forschenden zusammenkommen kann. Zusammen mit der Kavli Foundation suchen wir aus diesem Grund Forschende aus den Fachrichtungen Physik, Mathematik, Informatik und Chemie mit entsprechender Expertise in 3D Quantengeometrie, Supraleitern und Maschinellem Lernen.
