Grundlegende Charakterisierung und Photoemissionseigenschaften von Multi-Alkali-Antimoniden für ultrahelle Elektronenquellen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Caterina Cocchi; Professor Thorsten Kamps, seit 6/2024
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490940284

Die Entwicklung der nächsten Generation von Vakuum-Elektronenquellen erfordert interdisziplinäre Anstrengungen, die Materialwissenschaften, Beschleunigerphysik und Festkörpertheorie kombinieren. Solchen Elektronenquellen haben für beschleunigerbasierte Lichtquellen wie Freie-Elektronenlaser aber auch für bildgebende Verfahren in der Medizintechnik, photovoltaische Abwendungen und Detektoren in autonomen Fahrzeugen eine hohe Bedeutung. Durch gemeinsame Anstrengungen von Forschergruppen mit unterschiedlichem Hintergrund kann die Anwendung von neuartigen Halbleiterverbindungen als Photoemissionsquelle bewältigt werden können. Genau ist das ist das Ziel dieses Projektes, in dem rechnerisches Screening, Wachstumsverfahren, synchrotronstrahlungsbasierte spektroskopische Analyse und Elektronenstrahldiagnostik synergetisch kombiniert werden, um ein grundlegendes Verständnis darüber zu erlangen, welche Eigenschaften ein Material letztlich zu einer guten Photoemissionsquelle machen. Ähnliche multidisziplinäre Strategien wurden bereits von einigen Gruppen in China und in den USA verfolgt: Die bisher erzielten Ergebnisse zeigen das Potenzial dieses Ansatzes. Wir wollen mit diesem Projekt nicht nur ein neues transdisziplinäres Forschungsparadigma in Deutschland einführen, das jahrzehntelang getrennte Zweige der Physik vereint und das von einem Land, das mehrere hochkarätige Synchrotronstrahlungsquellen beherbergt, strategisch gefordert wird. Vor allem wollen wir die Qualität der experimentellen und theoretischen Analyse auf diesem Gebiet verbessern, um endlich die fortschrittlichsten Labor- und numerischen Techniken, die in der Materialwissenschaft verfügbar sind, auf das Design von Photoemissionsquellen anzuwenden. Datengesteuerte und rechnergestützte Ansätze haben bereits in vielen wissenschaftlichen und technologischen Bereichen langwierige und ineffiziente Trial-and-Error-Verfahren ersetzt und sind damit bereit für die kommende Ära der künstlichen Intelligenz. Mit diesem Vorschlag wollen wir diese Praxis auch auf die Erzeugung von Elektronenquellen ausweiten, die weit über ihre Anwendungen in Teilchenbeschleunigern hinaus für unsere Gesellschaft unverzichtbar werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Sonal Mistry, bis 6/2024