Dr. Tobias Meng, Quantenphysiker Vom Sozialverhalten der Elektronen: Elektronen-Pinguine und Qubit-Ballett
Elektronen begleiten uns durch den Alltag. Sie tragen zum Beispiel den Strom durch unsere Ladekabel. Elektronen sind sehr soziale Wesen: Sie treten über das Coulomb-Gesetz* in Wechselwirkung miteinander. Dr. Tobias Meng zeigt, wie das vor sich geht.
Elektronen können sich als Gruppe organisieren und sogar zum gemeinsamen Handeln verabreden. Und wie eine Gruppe von Menschen sind Elektronen in der Lage, gemeinsam Dinge zu tun, die ein einzelnes Elektron niemals schaffen würde.
Dr. Tobias Meng ist auf theoretische Festkörperphysik spezialisiert und beschäftigt sich mit den grundlegenden Eigenschaften fester Materialien wie Metallen oder Halbleitern. Besonders spannend findet er das Verhalten von Elektronen. Sie gehören zu den kleinsten Elementarteilchen, aus denen jedes Material besteht. Durch Dr. Mengs Forschung an diesen wechselwirkenden Elektronen will er „emergentes Verhalten“** in Quantenmaterialien erklären. Das sind Materialien, in denen die Quantenmechanik eine wichtige Rolle spielt. Dabei reicht sein Interesse von Nanostrukturen bis zu makroskopischen Materialien, von Supraleitung über topologische Physik bis zu Transportphänomenen. In Zukunft sollen seine Forschungsergebnisse dazu beitragen, neuartige Anwendungen wie den Quantencomputer zu verwirklichen.
* Dieses Gesetz beschreibt die Kraft, die zwischen zwei punktförmigen elektrischen Ladungen (Punktladungen) wirkt. Es wurde vom französischen Physiker Charles Augustin de Coulomb (1736 – 1806) bereits um 1785 entdeckt.
** Der Begriff Emergenz leitet sich vom lateinischen Wort emergere ab, was so viel wie auftauchen bedeutet. Er beschreibt, dass sich in einem System neue Eigenschaften oder Strukturen herausbilden können, wenn seine Einzelemente zusammenwirken. Im Prinzip bedeutet dies: Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile
Vita
Aufgewachsen nahe der deutsch-französischen Grenze, begann Tobias Meng 2003 sein Physikstudium in Karlsruhe. Zur Halbzeit wechselte er nach Grenoble (Frankreich), wo er sein Studium abschloss. Für die Doktorarbeit zog es ihn an die Universität zu Köln. Es folgten Forschungsaufenthalte in Santa Barbara (USA) und Basel (Schweiz), bevor Tobias Meng 2014 als Postdoc an die Technische Universität (TU) Dresden ging. Seit 2017 leitet er dort eine Arbeitsgruppe zum Thema „Quantum Design“, die sich mit der Physik von wechselwirkenden Elektronen in Quantenmaterialien beschäftigt. 2022 wurde er für seine Forschung mit dem Heinz Maier-Leibnitz-Preis ausgezeichnet, der als wichtigster deutscher Preis für Nachwuchswissenschaftler:innen gilt.