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Kleinste Einheiten in Raum und Zeit

Physiker bei Einstellung von Messparametern zur Vermessung von thermoelektrischen Modulen.
Nach einem Studium in Nanowissenschaft stehen einem verschiedene Bereiche offen, unter anderem die Promotion oder Arbeit in der Halbleiter- oder Laserindustrie.
Foto: Axel Jusseit

Masterarbeit Nanoscience

Kleinste Einheiten in Raum und Zeit

Anna Girnghuber (27) schließt in Kürze ihre Masterarbeit im Studiengang Nanoscience ab. Bei ihrer Forschung am Institut für Experimentalphysik vertieft sie sich in kleinste Dimensionen.

In der Nanowissenschaft geht es um kleinste Teilchen. Bei Anna Girnghuber kommen kleinste Zeitskalen dazu. In ihrer Masterarbeit, die sie derzeit an der Uni Regensburg schreibt, beschäftigt sie sich unter anderem mit sogenannten Femtosekunden. Eine Femtosekunde entspricht 10-15 Sekunden. Das entspricht in etwa dem Verhältnis von einer Stunde zum Alter des Universums. Die Materialien, mit denen sich die Studentin befasst haben eine Dicke von 0,5 bis 1 Nanometer. „Diese sogenannten Monolagen sind nur eine Atomlage dünn“, erklärt sie.

In ihrer Forschung analysiert Anna Girnghuber die Wechselwirkungen zwischen zwei solcher dünnen Schichten, wenn sie starken Lichtimpulsen aus einem Laser ausgesetzt sind. Vereinfacht gesagt entstehen durch die Laseranregung in den einzelnen Monolagen negative (Elektronen) und positive (Löcher) Ladungen. „Ich untersuche, wie sich Elektronen von einer Atomlage in die andere bewegen“, erklärt Anna Girnghuber. Zum Einsatz kommt dabei ein Laser, der Femtosekundenlichtimpulse generiert. Diese Laserimpulse lösen die ultraschnellen Übergänge zwischen den beiden Schichten aus. Mit ihrer Arbeit leistet Anna Gringhuber Pionierarbeit: Eines der Forschungsergebnisse, das sie in der Masterarbeit dokumentieren will, ist die erstmalige Messung der Bindungsenergie von Elektron-Loch-Paaren in zwei benachbarten atomar dünnen Schichten.

Bastelarbeiten auf hohem Niveau

Ein Porträt-Foto von Anna Girnghuber

Anna Girnghuber

Foto: Jörg Mertins

Was sehr abstrakt klingt, gleicht in der Vorbereitung Bastelarbeiten auf hohem Niveau. Denn die atomar dünnen Schichten muss Anna Girnghuber erst herstellen, bevor sie Versuche mit ihnen anstellen kann. Und das erfordert Fingerspitzengefühl und Geduld. „Manchmal gelingt es, in einer Stunde drei Proben zu erstellen, manchmal eine ganze Woche lang gar nicht, etwa wenn das Material brüchig ist“, berichtet die Studentin. Ihren Messplatz hat sie in einem sogenannten Grauraum, der Vorstufe des Reinraums. Hier ist es extrem sauber, die Temperaturschwankungen dürfen nur maximal 0,2 Grad betragen und die Luftfeuchtigkeit ist nahezu konstant, denn ihre Experimente auf Femtosekunden-Zeit- und Nanometer-Längenskalen sind extrem anspruchsvoll. Schon kleinste Temperaturschwankungen würden diese hochpräzisen Messungen stören.

Zukunft in der Forschung

Das Thema ihrer Arbeit hat sie mit dem Betreuer ihrer Masterarbeit an der Fakultät für Physik ausgearbeitet, der einen Forschungsschwerpunkt auf Femtosekundendynamik von 2-D-Nanomaterialien legt. Grundsätzlich wäre auch eine Arbeit in anderen Naturwissenschaften oder der Medizin möglich gewesen. „Unser Studiengang in Regensburg ist sehr flexibel und bietet viele Wahlmöglichkeiten“, sagt Anna Girnghuber. Sie betreibt Grundlagenforschung, hat dabei aber den praktischen Nutzen im Auge. Etwa in der Halbleitertechnik oder Solarenergie, wo es darum geht, Elektronik immer kompakter und leistungsfähiger zu gestalten. In diese Richtung will sie sich auch beruflich orientieren. In der Halbleiter-, der Laserindustrie oder allgemein in einem Wirtschaftsbetrieb kann sie in Forschung und Entwicklung oder der Qualitätssicherung tätig werden. Aktuell denkt Anna Girnghuber auch über eine Promotion in ihrem Fachbereich nach.

abi>> 08.07.2019