Roman Bause und sein Team entwickeln neue Kühltechnik für polare Moleküle

Nach fünf Jahren im „NaK Molecules“-Labor der Abteilung Quantenvielteilchensysteme hat Roman Bause erfolgreich seine Promotion abgeschlossen. Wir gratulieren!

24. November 2022

Mit seinem Dissertationsprojekt trug er wesentlich zur Entwicklung einer neuen Mikrowellen-Technik bei, mit der sich polare Moleküle auf rekordtiefe Temperaturen, nur wenige Nanokelvin über dem absoluten Nullpunkt, abkühlen lassen. Die innovative Kühlmethode bringt zehn Jahre intensive Forschung zum Abschluss. Mit der neuen Technik will man zukünftig Quantenvielteilchensysteme aus Molekülen entwickeln, die sich bisher nur aus Atomen bauen ließen.

In seiner Doktorarbeit, die er in der Abteilung für Quanten-Vielteilchensysteme absolvierte, beschäftigte sich Roman Bause mit der Kühlung von polaren Molekülen. Ziel war es, diese auf möglichst tiefe Temperaturen, nämlich nahe dem absoluten Nullpunkt bei minus 273,15 Grad Celsius, abzukühlen. Zwar gelang es schon vor 15 Jahren, sich diesen tiefen Temperaturen experimentell zu nähern, allerdings stellte sich der letzte Schritt – die Annäherung an die ‚kritische‘ Grenze von 10 nK, 10 Billionstel Grad vom absoluten Nullpunkt – als unglaublich schwierig heraus. Denn erst ab diesen Tieftemperaturen beginnen Moleküle, ihre besonderen Quanteneigenschaften zu zeigen, die man besser verstehen und für die Entwicklung neuer Technologien ausnützen möchte.

Zum Erfolg führte letztlich eine Kombination aus optimierten, bereits bekannten Techniken und der Anwendung neuer Methoden. Bisherige Experimente scheiterten vor allem daran, dass die Moleküle – warum, ist noch nicht vollständig geklärt – verloren gehen, sobald sie sich zu nahekommen. In der neu entwickelten Kühlmethode kommt ein starkes Mikrowellenfeld zum Einsatz, der dafür sorgt, dass sich die Moleküle abstoßen. Es ist so möglich, Moleküle auf etwa 10-mal kältere Temperaturen zu bringen als bisher. Zukünftig lassen sich Quantenvielteilchensysteme aus Molekülen bauen, die bis jetzt nur aus Atomen gebaut werden konnten. „Ich bin sehr dankbar für mein Team,“ erklärt Roman Bause, „nichts von dem, was wir geschafft haben, hätte ohne meine Kolleginnen und Kollegen funktioniert.“

Roman Bause war und ist sehr gerne am MPQ: „Es gab immer etwas Spannendes zu tun, und vor allem die Mischung aus gegenseitiger Unterstützung und Hingabe für die Forschung habe ich sehr genossen,“ erzählt er.  

What’s next?

Seit seiner Promotion arbeitet Roman Bause als Postdoktorand am MPQ. Ab Februar 2023 wird er an die Universität Groningen wechseln, wo er sich der Präzisionsmessung von Molekülen widmen möchte.

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