Der Physikprofessor Dr. Jürgen Schnack forscht an neuen Materialien für zukünftige Kühltechnologien. Er konzentriert sich auf Kühlung bei extrem niedrigen Temperaturen, die nahe dem absoluten Nullpunkt liegen. Das sind die erforderlichen Temperaturen für sehr spezialisierte Anwendungen. Er hat seine Forschung zu diesem Thema erweitert, indem er das europäische Doktorandennetzwerk MolCal mitinitiierte und bereits ein erstes Material mit guten Kühlungseigenschaften gefunden hat, das als Ersatz für das Gas Helium dienen könnte.
Um Lebensmittel zu kühlen, werden unsere Kühlschränke mit Kohlenwasserstoffen wie Propan betrieben. Spezielle Anwendungen wie die Quantentechnologie erfordern jedoch viel niedrigere Temperaturen, die nahe dem absoluten Nullpunkt von 0 Kelvin (-273,15 Grad Celsius) liegen. Solche Temperaturen sind mit dem Gas Helium möglich: Das Heliumisotop 4He kann bis auf 1,8 Kelvin heruntergekühlt werden, was -271,35 Grad Celsius entspricht. Und das Heliumisotop 3He ermöglicht noch niedrigere Temperaturen im Bereich von 10 bis 30 Millikelvin, was für Quantencomputer unerlässlich ist.
Professor Dr. Jürgen Schnack forscht zusammen mit seinem Team an Molekül-basierten kalorischen Feststoffmaterialien. Diese können Kristalle oder Pulver aus kleinen Kristalliten sein. Molekül-basiert bedeutet, dass die Feststoffe aus regelmäßig angeordneten Moleküleinheiten bestehen. Kalorisch bedeutet, dass die Materialien ihre Temperatur ändern, wenn sie bestimmten Reizen ausgesetzt sind, beispielsweise Änderungen im Druck, die zu mechanokalorischen Materialien führen. Es gibt auch elektrokalorische und magnetokalorische Materialien, die auf ein- und ausgeschaltete elektrische oder magnetische Felder reagieren. Der Magnetokalorische Effekt ist Schnacks Spezialgebiet und der Hauptfokus bei MolCal.
Mit Hilfe von Marie Skłodowska-Curie-Maßnahmen (MSCA) fördert die EU Programme zur Ausbildung von Doktoranden. Die Doktorandennetzwerke bringen europäische Universitäten und Forschungseinrichtungen mit unterschiedlichen Fachrichtungen zusammen. Für Jürgen Schnack ist das positiv, da bei MolCal in interdisziplinären Teams gearbeitet wird. Jeder muss lernen, sich so auszudrücken, dass auch Kollegen aus anderen Fachbereichen verstehen können. Hierbei geht es darum, die magnetischen Wechselwirkungen in bekannten Materialien zu verstehen, um die Suche nach neuen zu erleichtern.
