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Tüfteln an den Grenzflächen

Den Start-Preis empfindet Oliver Hofmann als tollen Vertrauensvorschuss: „Ich bin mir aber bewusst, dass gute Wissenschaft immer Teamwork ist“, sagt er.
Den Start-Preis empfindet Oliver Hofmann als tollen Vertrauensvorschuss: „Ich bin mir aber bewusst, dass gute Wissenschaft immer Teamwork ist“, sagt er.(c) Helmut Lunghammer
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In seinem vom Wissenschaftsfonds geförderten Start-Preis-Projekt forscht der Physiker Oliver Hofmann von der TU Graz an der Optimierung von Materialeigenschaften.

Bei neuen Materialien denken die meisten an veränderte Inhaltsstoffe“, sagt Oliver Hofmann. „Man kann aber auch einfach dieselben chemischen Bausteine anders anordnen.“ Für die Struktur und die Eigenschaften eines Materials mache das nämlich einen großen Unterschied. Zum Beispiel bestünden sowohl Diamanten als auch Graphit aus nichts anderem als Kohlenstoffatomen – aber eben in unterschiedlicher Anordnung. Hofmann hat Technische Chemie studiert und in Technischer Physik promoviert. Als Spezialist für Materialentwicklung arbeitet er am Institut für Festkörperphysik der TU Graz.

„Viele Produkteigenschaften hängen davon ab, wie sich die Materialbestandteile relativ zueinander anordnen“, erklärt der 36-Jährige. Und Herstellungsbedingungen wie Temperatur oder Druck beeinflussen das. Das gelte für den Geschmack von Schokolade ebenso wie für die Wirksamkeit von Medikamenten. Selbst befasst er sich mit Materialien, die man in der modernen Elektronik braucht, etwa für OLED-Displays oder organische Solarzellen. Wo so wenig Material eingesetzt werde, seien die Grenzflächen zwischen den organischen und anorganischen Bestandteilen entscheidend. „Um zu verstehen, wie man den Energie- und Ladungstransfer verbessern kann, simulieren wir am Computer verschiedenste Materialkombinationen.“

 

Der Weg zu effizienteren Materialien

Eine weitere Herausforderung: „In solchen Nanotechnologie-Anwendungen sind enorm viele für die Materialeigenschaften ausschlaggebende Molekülanordnungen möglich.“ In Versuch-und-Irrtum-Experimenten könne man die niemals alle durchtesten. Hofmann kombiniert daher quantenmechanische Methoden mit Machine-Learning-Verfahren an Supercomputern in Österreich und den USA. Sie errechnen in wenigen Tagen, wofür man sonst Jahre bräuchte.

Der Wissenschaftsfonds FWF fördert Hofmanns neues Projekt, „MAP-Design“, mit einem Start-Preis. Seine Forschungsgruppe arbeitet nun nicht nur daran, Molekülanordnungen für besonders gute Produkteigenschaften zu finden, sondern erstellt auch eine Art Karte, die das Verhalten der Moleküle unter den diversen experimentellen Bedingungen dokumentiert. „Wir wollen ja auch wissen, wie diese Materialien tatsächlich hergestellt werden können.“

Seine erste fachliche Liebe, die zur Chemie, habe ein Lehrer in der Unterstufe geweckt, erzählt der gebürtige Wiener. Aus der Chemie-HTL wurde durch den Umzug der Familie nach Graz aber nichts. „Dafür habe ich dort eine Schule mit naturwissenschaftlichem Schwerpunkt besucht und vom Wahlpflichtfach bis zum Labor-Schulversuch und der Chemie-Olympiade nichts ausgelassen, was mit Chemie zu tun hatte.“

Beim anschließenden Chemiestudium an der TU Graz musste er allerdings feststellen, dass er für die Laborarbeit nicht geschaffen war. „Wegen meiner Tollpatschigkeit habe ich mich auf die Theorie verlegt.“ Eine Dissertantenstelle fand er schließlich bei einem Projekt am Institut für Festkörperphysik, bei dem ein chemischer Hintergrund von Vorteil war: Um bessere OLEDs zu entwickeln, untersuchte man die Wechselwirkung von Molekülen mit Metallelektroden. „Auf diesem Feld der Grenzflächen bin ich hängen geblieben und habe bis heute unheimlich viel Spaß daran.“

Prägend war seine Postdoc-Zeit am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin. „Die guten Ressourcen dort bedeuteten auch, die Verantwortung für entsprechende Ergebnisse zu tragen.“ Und der Austausch mit führenden Wissenschaftlern sei höchst motivierend gewesen. Zum Glück konnte er seine damalige Verlobte und heutige Frau überzeugen, wenigstens einen Teil der Zeit mit nach Deutschland zu ziehen. „Sie war schon mit ihrer Ausbildung fertig und hat mir zuerst entgegengehalten, dass sie zu Hause ja mehr verdiene als ich“, schmunzelt Hofmann. „Noch dazu mit weniger zeitlichem Aufwand.“

Mittlerweile haben die beiden zwei Söhne, ein und sechs Jahre alt. „Mit dem Älteren spiele ich nach der Arbeit oft Fußball“, so der Forscher. „Und bei Schlechtwetter doziert er gerne über etwas, das er gerade gelesen hat.“ Ganz der Papa, finden die Hofmanns.

ZUR PERSON

Oliver Hofmann (36) hat an der TU Graz Technische Chemie studiert und in Technischer Physik dissertiert. Mit einem Erwin-Schrödinger- und einem Max-Planck-Stipendium war er von 2011 bis 2014 Postdoc am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin. Er ist Gruppenleiter am Institut für Festkörperphysik der TU Graz. Heuer erhielt er einen Start-Preis des FWF für sein Materialforschungsprojekt „MAP-Design“.

Alle Beiträge unter:diepresse.com/jungeforschung

("Die Presse", Print-Ausgabe, 04.08.2018)