Drei neue Spezialforschungsbereiche genehmigte der Wissenschaftsfonds FWF, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster in seiner jüngsten Förderrunde – in zwei davon spielt die TU Wien eine wichtige Rolle. Es geht dabei einerseits um neuartige Methoden, mit ganz speziellem Licht Materie zu untersuchen, andererseits um mathematische Grundlagenforschung mit vielversprechenden Anwendungsmöglichkeiten in anderen Wissenschaften. Außerdem wurden bestehende erfolgreiche SFB-Projekte verlängert – darunter eines, das von der TU Wien geleitet wird. Dort geht es um computergestützte Designmethoden, die unter anderem für die Architektur von großer Bedeutung sind.

Zusätzlich fördert der FWF auch zahlreiche neue Dissertationsstellen – auch eine ganze Reihe davon werden an der TU Wien geschaffen oder werden eng mit der TU Wien zusammenarbeiten.

Die Spezialforschungsbereiche (SFB) werden vom FWF finanziert, um besonders große, vielschichtige Forschungsprojekte zu ermöglichen: Fünf bis fünfzehn Principal Investigators bilden dabei ein Forschungsnetzwerk, um wichtige wissenschaftliche Fragen auf internationalem Spitzenniveau zu untersuchen. Über vier Jahre hinweg werden diese Netzwerke mit jeweils drei bis vier Millionen Euro gefördert, eine Verlängerung ist möglich.

Licht mit Twist

In Atomen oder Molekülen können sich die Elektronen in ganz bestimmten Zuständen mit ganz bestimmten Energien befinden. Energiewerte dazwischen sind unmöglich, das ist eines der wichtigsten Ergebnisse der Quantenphysik. Mit Licht kann man Elektronen dazu bringen, von einem Zustand in einen anderen zu wechseln, dadurch kann man wertvolle Information gewinnen, zum Beispiel messen, welche Art von Molekülen in einer bestimmten Probe vorkommen.

Manche dieser Übergänge sind aber schwer zu erzielen – nämlich dann, wenn sich der Drehimpuls des Elektrons bei diesem Übergang um einen großen Betrag ändern muss. Um solche Übergänge zu ermöglichen, braucht man eine spezielle Sorte Licht, nämlich einen Lichtstrahl, der eine Drehung enthält, ähnlich wie der Vortex eines Tornados. Mit solchen Lichtstrahlen wird man im SFB „Kohärente Metrologie jenseits elektrischer Dipolübergänge (COMB.AT)“ arbeiten. Nicht nur Elektronen kann man so beeinflussen, nach demselben Prinzip kann man auch im Atomkern Quantenübergänge anregen. An der TU Wien wird Prof. Thorsten Schumm vom Atominstitut auf diese Weise Thorium-Kerne untersuchen, Prof. Andrius Baltuska vom Institut für Photonik entwickelt die notwendigen Laser im UV-Bereich.

Die Geometrie von Zufallsstrukturen

Der Spezialforschungsbereich „Diskrete Zufallsstrukturen: Abzählung und Grenzobjekte“ nimmt abstrakte Objekte aus der Mathematik unter die Lupe – etwa planare Graphen, die entstehen, wenn man beliebige Punkte in einer Ebene mit Linien verbindet, sodass sich die Linien nicht schneiden.

Wenn man untersucht, welche Gesetzmäßigkeiten sich hier zeigen und welche allgemeinen Aussagen man über beliebige Zufallsstrukturen dieser Art ableiten kann, eröffnen sich mächtige Anwendungsmöglichkeiten etwa für die Physik: In ganz unterschiedlichen Kontexten stößt man immer wieder auf Fragen, die sich mit solchen abstrakten mathematischen Konzepten beantworten lassen, von der Beschreibung gefrierender Flüssigkeiten bis hin zur Quantengravitation.

An der TU Wien werden Prof. Michael Drmota, Prof. Marcin Lis, Prof. Benedikt Stufler und Prof. Fabio Toninelli in diesem Bereich forschen.

Neue Tools für 3D-Design

Verlängert wurde der SFB „Advanced Computational Design“, der von Prof. Michael Wimmer an der TU Wien geleitet wird. Dort geht es um digitale Design-Tools, die im Bereich der Architektur aber auch in anderen Bereichen, etwa in den Ingenieurswissenschaften, zum Einsatz kommen können. Der Forschungsbereich verbindet Konzepte der Informatik, der Mathematik, der Architektur und der Ingenieurswissenschaften, um schon in der frühen Entwurfsphase digitale Planungstools benutzen zu können.