Professor Dr. Malte Gather, Leiter des Humboldt Centre for Nano- and Biophotonics am Department für Chemie der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität zu Köln, erhält für sein Forschungsprojekt „Challenging the fundamental limit of angular dispersion by hybridizing light and matter“ (HyAngle) den mit 2,5 Mio. Euro geförderten ERC Advanced Grant des Europäischen Forschungsrates (European Research Council, ERC). Der ERC Advanced Grant gilt als der wichtigste Förderpreis der europäischen Forschungslandschaft. „Das ist ein Riesenerfolg für mein Team, der es uns erlaubt, in den kommenden Jahren einen wirklich neuen Forschungsansatz zu verfolgen und so hoffentlich Konzepte der Quantenmechanik und Nanophotonik in neuer Weise in den Lebenswissenschaften nutzbar zu machen“, sagt Professor Dr. Gather.
Die optische Interferenz ist eine der grundlegendsten Eigenschaften des Lichts; sie beschreibt, wie Lichtwellen so miteinander überlagert werden können, dass die resultierende Welle gezielt verstärkt oder abgeschwächt wird. Interferenz bildet das Herzstück zahlreicher optischer Systeme in Wissenschaft und Industrie, sei es für die Detektion von Gravitationswellen, immer schnellere Datenverbindungen im Internet oder in Gegenständen des alltäglichen Gebrauchs wie zum Beispiel der Antireflexionsbeschichtung von Brillengläsern.

Gather und sein Team wollen nun Wege finden, ein bislang unangefochtenes physikalisches Gesetz auszuhebeln: die sogenannte Winkeldispersion, die Ingenieur*innen bei vielen praktischen Anwendungen der Interferenz bislang Kopfschmerzen bereitet. Hierzu macht sich die Gruppe das quantenmechanische Konzept der starken Kopplung zu Nutze, um Licht so mit den elektronischen Zuständen bestimmter Materialien zu mischen, dass neue Quantenzustände entstehen.

Was abgehoben klingen mag, hat durchaus praktische Nutzen. Erst vor wenigen Wochen konnten Gather und sein Team Vorarbeiten zum neuen ERC Advanced Grant in der Zeitschrift Nature Photonics veröffentlichen, die zeigen, wie ein ähnliches Konzept in den Bildschirmen von Smartphones, Computern oder TV-Geräten genutzt werden kann, um zukünftig Bilder mit noch brillanteren Farben zu erzeugen, ohne dass die Bildschirme an Energieeffizienz einbüßen und ohne dass sich die Darstellung mit dem Betrachtungswinkel in der Farbe verändert.

Mit dem für fünf Jahre geförderten ERC Advanced Grant haben Gather und sein Team aber Pläne weit über die Bildschirmtechnik hinaus: Neben einem besseren Verständnis der starken Kopplung möchte die Gruppe vor allem mögliche Anwendungen in zukünftigen Biosensoren und Implantaten erforschen, die Licht verwenden sollen, um zum Beispiel das Zusammenspiel von Nervenzellen im Gehirn sichtbar zu machen.

Malte Gather studierte am Imperial College London und promovierte an der Universität zu Köln. Nach Stationen an der University of Iceland, der Harvard University und der Technischen Universität Dresden erhielt er 2013 an der University of St Andrews in Schottland eine Professur. Im Oktober 2019 kam er als Alexander von Humboldt-Professor nach Köln, um ein neues Forschungszentrum zu Nano- and Biophotonik aufzubauen. Neben zahlreichen wissenschaftlichen Auszeichnungen erhielt er für die Erfindung sogenannter lebender Laser einen Eintrag im Guinnessbuch der Weltrekorde.

Der ERC Advanced Grant wird an herausragende Wissenschaftler*innen für Projekte vergeben, die bahnbrechende Ergebnisse versprechen, aber aufgrund ihres neuartigen Ansatzes mit Unsicherheit behaftet sind. Antragsberechtigt sind Kandidat*innen europäischer Forschungseinrichtungen, die über mindestes zehn Jahre beachtliche Forschungserfolge nachweisen können. Bei der Auswahl sind die Originalität und die Tragweite des zu erwartenden wissenschaftlichen Beitrags maßgeblich.

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