Claus Ropers ist neuer Direktor am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

20. Mai 2020

Der Physiker hat die Stelle im Nebenamt angetreten und bleibt zunächst weiter als Professor für Experimentelle Festkörperphysik an der Universität Göttingen tätig. Mit seinem Team entwickelt er experimentelle Methoden, die es ermöglichen, mikroskopische Prozesse auf sehr kurzen Zeitskalen zu beobachten. Dazu setzt Ropers ultraschnelle Elektronenmikroskopie ein – ein Gebiet, das er entscheidend mitgeprägt hat und auf dem er weltweit einer der führenden Wissenschaftler ist.

Prof. Dr. Claus Ropers

Ropers wird am Max-Planck-Institut (MPI) für biophysikalische Chemie zukünftig die Abteilung Ultraschnelle Dynamik leiten und dort vorerst mit einem kleineren Team forschen, bis die neuen Räumlichkeiten am Institut fertiggestellt sind.

„Wir freuen uns außerordentlich, dass wir Claus Ropers als neuen Kollegen gewinnen konnten“, sagt Marina Rodnina, Geschäftsführende Direktorin des Instituts. „Claus Ropers verfolgt sehr originelle Strategien, mit denen es ihm gelingt, anspruchsvolle Konzepte experimentell umzusetzen und zu untermauern. Mit seinen visionären Ideen und seiner Kreativität hat er viele innovative Forschungsansätze initiiert und ist in neue Dimensionen der zeitaufgelösten Elektronenmikroskopie vorgestoßen“, so Rodnina.

Ultraschnelle Vorgänge in Super-Zeitlupe beobachten

Blick in eines der Labore von Claus Ropers. Seine Arbeitsgruppe entwickelt ultraschnelle Messapparaturen (Vordergrund) unter Zuhilfenahme gepulster Laserquellen (Hintergrund).

Der Experimentalphysiker untersucht mit seinem Team die strukturelle, elektronische und magnetische Dynamik in Festkörpern, Nanostrukturen sowie Oberflächen. Mit seiner Forschung möchte er fundamentale Fragen klären, die auch von technologischer Relevanz sind: Wie entstehen die komplexen Eigenschaften von Materialien? Wie laufen fotovoltaische Energieumwandlungsprozesse ab? Dass man dafür neue Experimente entwickeln muss, macht für Ropers sein Forschungsgebiet besonders reizvoll. „Mich begeistert, dass wir mit neuen experimentellen Zugängen zum ersten Mal Prozesse sehen und erforschen können, die bisher verborgen blieben. Wir betrachten die ultraschnellen Vorgänge in der mikroskopischen Welt von Atomen und Molekülen, die in Femto- oder Pikosekunden – also Billiardsteln und Billionsteln einer Sekunde – ablaufen, sozusagen in Super-Zeitlupe“, erklärt der neu berufene Max-Planck-Direktor.

Um solch ultraschnelle Bewegungen sichtbar zu machen, nutzen Ropers und seine Gruppe extrem kurze Elektronenpulse, die sie mit einem Laser erzeugen. In seinen Experimenten vereint der Physiker eine hohe zeitliche und eine hohe räumlichen Auflösung. Zum Einsatz kommt dabei unter anderem ein sogenanntes Ultraschnelles Transmissionselektronenmikroskop. Damit können die Forscher feinste Änderungen atomarer Strukturen abbilden – in bisher unerreicht hoher zeitlicher Präzision. Weiterhin erlaubt diese Technik, schnellste magnetische Schaltprozesse zu beobachten, die in zukünftigen digitalen Speichern Anwendung finden könnten.

Kürzere Elektronenblitze erzeugen

Zu den jüngsten Erfolgen seines Teams gehört, den Strahl eines Elektronenmikroskops mit Laserlicht gezielt räumlich und zeitlich kontrollieren zu können, um noch kürzere Elektronenblitze zu formen. Auf dem Weg dorthin haben die Forscher einige grundlegende Quanten-Phänomene der Wechselwirkung von Licht und Elektronen aufgezeigt.

In den nächsten Jahren will die Abteilung die Möglichkeiten am MPI für biophysikalische Chemie nutzen, um weitere einzigartige Instrumente zu entwickeln. So wollen die Forscher unter anderem ein gänzlich neues Elektronenmikroskop realisieren, mit dem elementare Prozesse in einzelnen atomaren und molekularen Schichten gefilmt werden können.

Nach seinem Studium der Physik an der Universität Göttingen und der University of California, Berkeley (USA), arbeitete Ropers am Berliner Max-Born-Institut und promovierte 2007 an der Humboldt-Universität zu Berlin. Nach einem Jahr als Projektleiter am Max-Born-Institut kehrte er 2008 zurück an die Universität Göttingen, wo er zunächst als Juniorprofessor mit Tenure Track-Option und Leiter der Arbeitsgruppe Nano-Optik und ultraschnelle Dynamik forschte. 2011 berief ihn die Universität mit nur 34 Jahren als Professor. Seit 2013 hat er die Professur für Experimentelle Festkörperphysik inne und leitet seit 2014 das IV. Physikalische Institut – Festkörper und Nanostrukturen. Für seine Arbeiten wurde er vielfach ausgezeichnet, darunter mit dem Carl-Ramsauer-Preis der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin, dem Walter-Schottky-Preis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, dem Klung-Wilhelmy-Wissenschafts-Preis, dem Ernst-Ruska-Preis sowie dem Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft. (cr)

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