Der Physiker Christian Schwermann erhält für seine
herausragende Doktorarbeit an der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU)
Münster den mit 2.500 Euro dotierten Infineon-Promotionspreis 2022. In
Zusammenarbeit mit den Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Harald Fuchs vom
Physikalischen Institut und Prof. Dr. Frank Glorius vom Organisch-Chemischen
Institut entwickelte der Physiker aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Nikos
Doltsinis am Institut für Festkörpertheorie molekulare Nanomotoren auf der
Grundlage skalenübergreifender Computersimulationen. Der
Infineon-Promotionspreis wird jährlich vom Fachbereich Physik der WWU und von
der Infineon AG vergeben.Die Doktorarbeit von Christian Schwermann ist beispielhafte interdisziplinäre Spitzenforschung, so die Begründung der Preisvergabe. In insgesamt sieben Kooperationsprojekten mit Partnern aus verschiedenen Fachgebieten kombiniert Christian Schwermann für unterschiedliche Zeit- und Längenskalen konzipierte Simulationsmethoden und/oder entwickelt diese weiter, um Fortschritte im Bereich der Nanowissenschaften zu erzielen. Die Entwicklung molekularer Motoren ist ein besonders herausragender Aspekt seiner Forschung, neben Beiträgen zur Optimierung organischer Solarzellen und Katalysatoren.
Molekulare Motoren kommen in der Natur vor. Unter Energieverbrauch erzeugen diese Moleküle Bewegungen. Sie sorgen so zum Beispiel dafür, dass sich Muskelzellen zusammenziehen oder Zellen sich fortbewegen können. In der Nanowissenschaft dienen sie als Vorbilder für künstliche Nanomotoren. Christian Schwermann verwirklichte solch künstliche molekulare Motoren, indem er bestimmte organische Ringmoleküle (N-heterozyklische Carbene, kurz NHC) auf eine Metalloberfläche aufbrachte. Dabei dreht sich das NHC-Molekül, getrieben von der Spitze eines Rastertunnelmikroskops (englisch Scanning Tunneling Microscope, STM), nur in eine Richtung.
Christian Schwermann schlug mehrere geeignete NHC-Kandidaten auf der Basis seiner theoretischen Voraussagen vor. Der Arbeitsgruppe von Frank Glorius gelang es, eines dieser Moleküle zu synthetisieren. Bei den anschließenden STM-Untersuchungen in der Gruppe von Harald Fuchs bestätigte sich die vorhergesagte unidirektionale Rotation. Christian Schwermann entwickelte außerdem geeignete theoretische Modelle, mit denen er ausgiebige Simulationsreihen durchführte, um die Frage nach möglichen Antriebsmechanismen zu klären.
WWU Münster
Bild: Ein molekularer Motor (ein NHC-Molekül) dreht sich, angetrieben von der Spitze eines Rastertunnelmikroskops (grau, oberer Bildrand), auf einer Metalloberfläche (schematische Darstellung)./ © WWU Münster - AG Doltsinis