Profile der Young Science-Botschafterinnen und -Botschafter

Prof. Dr. Mikhail Lemeshko

  • 2 Termine pro Jahr
  • Region: Wien
  • Keine anfallenden Kosten für Schulen

Forschungsschwerpunkte

  • Physik der kondensierten Materie
  • Atom-, Molekül-, und Optische Physik
  • Chemische Physik

Aktuelle Projekte

Angulon – die Physik und Anwendungen eines neues Quasiteilchen

Vor einigen Jahren hat der Forscher zusammen mit Kollegen ein neues Quasiteilchen – „das Angulon“ – entdeckt. Ein Quasiteilchen ist ein Konzept in der Physik, das dazu beitragen kann, die Beschreibung von Vielteilchensystemen wesentlich zu vereinfachen und somit Berechnungen zu ermöglichen, die vorher nicht durchführbar waren. Um beispielsweise die Rotation eines Moleküls in einer Flüssigkeit zu beschreiben, müssten Physiker/innen die Wechselwirkungen von Billionen miteinander wechselwirkender Teilchen modellieren, was zeitaufwendig, wenn nicht sogar unmöglich wäre. Alternativ können sie versuchen, das Problem in Bausteine einzuteilen, die miteinander nur schwach interagieren. Das Angulon ist ein solcher Baustein. Es besteht aus einem rotierenden Molekül und der umliegenden Flüssigkeit, die den Drehimpuls trägt. Es erlaubte der Arbeitsgruppe des Forschers experimentelle Daten aus 20 Jahren zu erklären, was einen starken Beweis dafür lieferte, dass Angulons tatsächlich im Experiment entstehen.

In diesem vom ERC geförderten Projekt möchte Prof. Lemeshko eine umfassende Theorie der Angulons entwickeln und sie auf eine Vielzahl ungelöster Probleme in Physik und Chemie anwenden. Ein Beispiel ist die Herausforderung, den Speicher von Smartphones und Computern zu beschleunigen. Speichermedien bestehen aus magnetischen Momenten, den Spins, die entweder nach oben oder nach unten zeigen. Schreibt man in den Speicher, wird die Ausrichtung der Spins durch Anlegen eines Magnetfelds verändert, dieser Prozess ist jedoch langsam. Forschung zu schnelleren Technologien wird bereits seit Jahren betrieben, hat aber noch nicht zu anwendungsreifen Produkten geführt, da zu viele Phänomene noch nicht verstanden sind. In einigen dieser Rätsel spielen Rotation beziehungsweise Drehimpuls eine Rolle, und somit könnte das Angulon in diesen Fällen helfen. Die Anwendung des Angulons zur Erklärung dieser Phänomene wird uns einen weiteren Schritt in Richtung des Verständnisses magnetischer Prozesse und möglicherweise der Entwicklung schnellerer Speichertechnologien voranbringen.

Eine andere Anwendung kommt aus der Chemie: Die Art und Weise, wie Moleküle miteinander reagieren, wird durch ihre relative Orientierung in der Lösung bestimmt. Diese ändert sich mit ihrer Rotation. Auch in diesem Fall könnte das Angulon Berechnungen und Vorhersagen ermöglichen, die zuvor unmöglich schienen. Das Ziel ist, irgendwann in der Zukunft chemische Reaktionen kontrollieren zu können.

Projektlink


Mehrkörper Physik der Atome, Moleküle, und Exzitonen

Die Forschungspruppe von Prof. Lemeshko beschäftigt sich mit dem Mehrkörperverhalten von atomaren und molekularen Quantengasen in optischen Gittern, sowie von wechselwirkenden Exzitonen in Halbleitern. Beim Exziton handelt es sich wie beim oben beschriebenen Angulon ebenfalls um ein Quasiteilchen – in diesem Fall besteht es jedoch aus einem Elektron und einem daran gebundenen Loch im Kristallgitter. Exzitonen kommen in Isolatoren oder Halbleitern vor und spielen eine wichtige Rolle bei der Gewinnung der Solarenergie in Solarzellen sowie in Pflanzen.

Außerdem entwickelt die Gruppe Techniken zur Manipulation von Atomen, Molekülen und deren Wechselwirkungen mit Hilfe von elektromagnetischen Feldern, und setzen diese Erkenntnisse sowohl zur Entdeckung neuer physikalischer Phänomene als auch für praktische Anwendungen wie der Entwicklung elektromagnetischer Sensoren ein.

Auszug aus dem wissenschaftlichen Werdegang

  • Seit 2014 Assistant Professor, IST Austria
  • 2011-2014 ITAMP Postdoctoral Fellow, Harvard University, Cambridge, MA, USA
  • 2011 PhD in AMO Physik, Fritz Haber Institut der Max Planck Gesellschaft Berlin
  • 2007 MSc in Condensed Matter Physics, Southern Federal University, Rostov, Russland
Mikhail Lemeshko

Organisation

Institute of Science and Technology Austria (IST Austria)

Position

Theoretische Physik

Einsatzbereich

  • Wien

Wissenschaftsbereich

  • NATURWISSENSCHAFTEN