Gerade wird ihr Büro eingerichtet. Die Regale sind noch leer, die Wände nackt. Aber Anna Galler hat sich schon mit den wichtigsten Gegenständen für ihren Forschungsalltag umgeben: An der Wand hängt ein Whiteboard, das über und über mit Formeln und Berechnungen beschrieben ist. Am Schreibtisch steht ein Laptop, ein Bildschirm und Bücherstapel aus Physik-Fachliteratur mit einer Höhe von einem halben Meter. Viel mehr braucht Anna Galler auch nicht. Sie ist theoretische Physikerin und dauernd auf der Suche nach neuen Materialien.
Start an der TU Graz
Die Wissenschafterin ist gerade von einer Forschungseinrichtung in Deutschland an die TU Graz gewechselt; mit einer Elise Richter Fellowhip des FWF im Koffer.
In ihrer Arbeit geht es darum, dem Innenleben unterschiedlichster Materialien auf die Spur zu kommen. Warum sind sie magnetisch? Warum haben sie diese oder jene Farbe? Warum leiten sie? „Wir betrachten das auf der Quantenebene“, erklärt sie. „Die Wechselwirkungen zwischen den Elektronen sind of ausschlaggebend für die Eigenschaften des Materials.“ Bisher hat sie sich zum Beispiel mit Farbpigmenten beschäftigt, die beim Einfärben von Fahrzeuglack oder von Plastik zum Einsatz kommen. „Diese Farbpigmente beinhalten immer noch toxische Stoffe – zwar in sehr geringen Mengen, aber im Interesse der Umweltverträglichkeit suchen wir nach Ersatzstoffen dafür.“ In einem anderen Projekt beschäftigte sie sich mit Permanentmagneten, die in Elektromotoren und -fahrzeugen verbaut sind und Seltene Erden enthalten. „Aber die sind eben selten und teuer. Deshalb suchen wir nach alternativen Materialien, die entweder die gleichen oder bessere Eigenschaften besitzen.“
Suche nach den passenden Eigenschaften
Genau in diesem Bereich ist Anna Gallers Arbeit angesiedelt. Zum einen entwickelt sie Methoden, wie sich Materialien und deren Eigenschaften mathematisch beschreiben lassen. Sie sucht mit diesen Methoden aber auch nach Möglichkeiten, die Eigenschaften der Materialien einstellen zu können, um so passende und bessere Materialien zu erzeugen. An der TU Graz arbeitet sie dabei zum Beispiel mit 1T-Tantal-Diselenid. Sie möchte herausfinden, warum sich dieses 2D-Material unter anderem isolierend verhält. „Es steht im Verdacht, eine Spinflüssigkeit zu sein. Die Quantenspins seiner Elektronen sind also auch bei tiefsten Temperaturen noch in Bewegung“, erklärt sie ihr komplexes Forschungsgebiet. „Es geht nun darum, eine Theorie zu diesem Verhalten zu entwickeln und es dadurch zu beschreiben.“ In weiterer Folge möchte sie sich die Wechselwirkungen bestimmter Materialien mit Licht ansehen. „Wir möchten herausfinden, ob bestimmte Materialeigenschaften durch Licht aktiviert oder deaktiviert werden können.“ Im Idealfall möchte sie Methoden entwickeln, die bereits vor aufwendigen Experimenten die notwendigen Veränderungen an einem Material vorhersagen, die schlussendlich die gewünschten Eigenschaften hervorbringen.
Neugierde im Blut
„Mich hat immer schon interessiert, wie Dinge funktionieren“, erzählt sie. „Mein Antrieb ist auch heute noch, Neues zu entdecken und Dinge zu verbessern.“ Der Weg hätte die junge Forscherin aber genauso in die Philosophie führen können – während ihres Physik-Studiums schloss sie parallel auch einen Bachelor in Philosophie ab. „In der Philosophie geht es genauso darum, Dinge zu verstehen. Aber es geht um Fragestellungen, die noch über die Physik hinausgehen und nicht mit Physik zu untersuchen sind.“
Dieses Forschungsprojekt ist im Field of Expertise „Advancec Materials Science“ verankert, einem von fünf strategischen Schwerpunktfeldern der TU Graz.
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