Zeitung Heute : „Ich rechne alles mit Stift und Papier“

Große Physik in Nanometer-Dimensionen: Alexander-von-Humboldt-Professor Piet Brouwer lehrt und forscht an der Freien Universität

Herr Professor Brouwer, Sie haben die letzten zwölf Jahre in den USA gelehrt, geforscht und gelebt – sind Sie schon in Berlin angekommen?

Ja, wir sind im August umgezogen und freuen uns auf die neue Umgebung. Mein sechsjähriger Sohn vor allem auf die S-Bahn und U-Bahn, auf die Busse und Züge – die meisten Amerikaner fahren ja mit dem Auto. Und meine dreijährige Tochter freut sich auf den Zoo mit den Elefanten.

Sie hatten als einer von acht Alexander-von-Humboldt-Professoren des Jahres 2008 das Angebot, an einer deutschen Universität zu forschen – warum haben Sie sich entschieden, an die Freie Universität zu wechseln?

Die Gespräche liefen sehr konstruktiv: Die Freie Universität hat klar gemacht, dass sie in die Naturwissenschaften investieren will, das war für mich wichtig. Und dank der exzellenten finanziellen Ausstattung der Humboldt-Professur – 3,5 Millionen Euro für die nächsten fünf Jahre – haben wir hier Möglichkeiten, die es sonst nie gegeben hätte.

Sie werden am Fachbereich Physik das „Dahlem Center for Complex Quantum Systems“ aufbauen.

Das war tatsächlich ein wichtiges Argument für die Freie Universität. Wir werden mit dem „Dahlem Center“ die Theoretische Physik an der Freien Universität bündeln und ein optimales Umfeld schaffen für exzellente Forschung. Unser Ziel ist es, Postdoktoranden aus der ganzen Welt anzuziehen, denn sie machen häufig die beste Forschung, weil sie frei sind und noch ohne Lehrverpflichtungen. Wir haben mit den ersten drei Stipendiaten schon sehr gute Wissenschaftler gewinnen können, die alle auch die Möglichkeit gehabt hätten, in die Vereinigten Staaten zu gehen.

Sie selbst haben zu Beginn Ihres Studiums zwischen Physik und Mathematik geschwankt. Warum haben Sie sich für die Physik entschieden?

In der Mathematik sitzt man häufig fest. Man löst ein Problem, was, wenn man einmal weiß, wie es funktioniert, oft sehr schnell geht, doch dann steht man vor der nächsten Wand. Ich fand es zu frustrierend, 99 Prozent der Zeit nicht voranzukommen. In der Physik hat man mehr Freiheit. Hier ist es eher die Kunst, die richtigen Fragen zu stellen.

Was sind für einen Nanophysiker die richtigen Fragen?

Für mich sind die Fragen relevant, deren Antworten sich im Experiment überprüfen lassen. Ich rechne zum Beispiel etwas aus und gehe dann zu einem Kollegen, der sagt, das kann ich bauen oder messen – oder nicht. Wenn ein Experiment nicht zeigen kann, dass meine Theorie richtig oder falsch ist, dann hat es für mich keinen Sinn.

Was genau macht die Nanophysik aus?

Die Gesetze der klassischen Physik funktionieren auf der Ebene der Nanophysik nicht mehr, wir bewegen uns hier auf einer Zwischenebene, der sogenannten mesoskopischen Ebene. Das ist ein Zwischenbereich zwischen unserer Welt, der Makroskopie, und der Welt der Atome, der Mikroskopie. Die mesoskopischen Phänomene zu entdecken und für die Forschung zu nutzen, ist meine Aufgabe.

Womit beschäftigen Sie sich an der Freien Universität?

Ich führe meine Forschung in der Nanophysik fort. Ich beschäftige mich mit sehr kleinen Halbleitern und Metallen und versuche, deren Eigenschaften zu verstehen. Nehmen wir zum Beispiel den sogenannten Nachbarschaftseffekt. Hier untersuche ich die Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Materialien: etwa einem Supraleiter – das ist ein Material, das elektrischen Strom ohne Widerstand leitet – und einem Magneten. Auf Nanometerebene kann man sehen, dass Metalle allein durch die Nähe zu einem Supraleiter leicht supraleitend werden und umgekehrt. Dieser Nachbarschaftseffekt ist vor allem bei Magneten so interessant, weil Magnetismus und Supraleitung eigentlich Zustände sind, die einander ausschließen. Ein anderes Thema, an dem ich arbeite, betrifft Graphene, das ist eine einzelne Schicht von Kohlenstoffatomen. Solch eine einzelne Schicht konnte erst vor kurzem erstmalig isoliert werden. Das Interessante ist, dass eine einzelne isolierte Schicht ein völlig neues Material ist und deswegen ganz andere Eigenschaften zeigt als Graphit, das aus vielen Kohlenstoffatomschichten besteht. Wir finden also Antworten auf Fragen, die man noch vor kurzem gar nicht stellen konnte - allein weil die Isolierung auf Nanoebene nicht möglich war.

Wozu brauchen wir Nanoelektronik? Wo finden wir sie im Alltag?

Vor allem in der Computertechnik. Hier sind Speicherchips und Prozessoren immer kleiner geworden, so dass man irgendwann auf der Nanoebene ankommen wird. Ein Beispiel ist die Entwicklung der Festplatten-Leseköpfe, bei der physikalische Effekte, die erst vor 20 Jahren auf Nanoebene entdeckt worden sind, heute standardmäßig eingesetzt werden.

Wie sieht Ihre tägliche Arbeit als Theoretischer Physiker aus? Arbeiten Sie am Computer?

Nein, ich rechne alles auf Papier. Sehr komplizierte Dinge lassen sich besser verstehen, wenn man sie aufschreibt. Dann ist man gezwungen, das zu erkennen, was wirklich wichtig ist. Das ist mein Verständnis von Theoretischer Physik – und meine Spezialität.

Gibt es in Deutschland eine Physik-Tradition, an die Sie anknüpfen, der Sie sich verbunden fühlen?

In der Theoretischen Physik nanoskaliger Systeme, meinem Fachgebiet, ist man eindeutig in Europa besser aufgehoben als in den USA.

Wie blickt das Ausland auf die deutschen Universitäten?

Schon vor der Exzellenzinitiative war die Forschung in Deutschland international sehr hoch angesehen. Man sieht, dass sich hier einiges bewegt, und beobachtet, dass deutsche Universitäten manch hochkarätigen Wissenschaftler aus den USA geholt haben. Ich habe von verschiedenen Kollegen gehört: „Germany is the place to be, isn''t it?“.

Wo möchten Sie in fünf Jahren persönlich stehen und wo mit dem „Dahlem Center for Complex Quantum Systems“?

Für mich persönlich hoffe ich auf Forschungsergebnisse und Entdeckungen, über die ich sagen kann: Darauf bin ich stolz. Für das „Dahlem Center“ wünsche ich mir, dass Doktoranden, wenn sie sich zwischen den USA und Europa entscheiden müssten, ein Angebot als Postdoktorand an der Freien Universität Berlin einem Angebot aus den Vereinigten Staaten vorziehen würden.

Das Gespräch führte Christine Boldt

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