Niederländische Forschungsorganisation fördert Max-Planck-Physiker mit 800.000 Euro

Simulation der lokalen chemischen Zusammensetzung in einer Hochentropie-Legierung bestehend aus vier verschiedenen Elementen (entsprechend den vier Farben). Fritz Körmann, Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH

In seinem Forschungsvorhaben widmet sich Körmann einer speziellen und relativ neu entdeckten Klasse von Metallen, sogenannten Hochentropie-Legierungen. Solche Legierungen, die aus gleichen Anteilen von fünf oder mehr verschiedenen Elementen bestehen, zeichnen sich teils durch extreme Festigkeit, teils durch besondere magnetische oder elektrische Eigenschaften aus.

Während sich gängige Legierungssysteme aus ein bis zwei Hauptelementen zusammensetzen, ergibt sich nun eine schier unendlich große Anzahl an Kombinationsmöglichkeiten mit unterschiedlichen Eigenschaften. Bisher wurden mit herkömmlichen Methoden bereits mehr als 300 Hochentropie-Legierungen unter Anwendung von 30 Elementen entwickelt.

Fügt man ein weiteres Element hinzu oder verzichtet auf eins, verändert dies wiederum die Eigenschaften des Gesamtmaterials. Um Hochentropie-Legierungen gezielt zu entwickeln und an technologische Anwendungen zum Beispiel für Turbinen oder für die Kälteindustrie anzupassen, wird der junge Physiker mittels Computersimulationen eine Methode entwickeln, die die verschiedenen sinnvollen Elementkombinationen und –mengen vorhersagen kann.

Das Besondere an dieser Methode wird sein, dass sie ohne jegliche Parameter auskommt. In der Fachwelt wird dies ab initio genannt. Eine parameterfreie Simulation stützt sich nicht auf vorher experimentell generierte Daten, sondern beruht auf den Gesetzen der Quantenmechanik.

Dadurch wird es möglich sein, maßgeschneiderte Hochentropie-Legierungen für technologische Anwendungen mit möglichst geringem experimentellem Aufwand zu entwickeln und somit Zeit und Kosten zu sparen. Zudem ermöglicht dieses methodische Vorgehen den Zusammenhang zwischen der chemischen Zusammensetzung und den resultierenden Eigenschaften besser zu verstehen.

Fritz Körmann studierte Physik an der RWTH Aachen und an der Berliner Humboldt-Universität. Seine Doktorarbeit befasste sich mit der Untersuchung magnetischer Systeme mittels Methoden der Thermodynamik, welche er an der Universität Paderborn und dem Max-Planck-Institut für Eisenforschung 2011 abschloss. Bis 2015 war er Postdoktorand am MPIE. Von 2015 bis 2017 war er weiterhin dort Gastwissenschaftler, arbeitete aber vornehmlich an der Technischen Universität Delft.

Dort wurde seine Forschung bereits von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Seit 2017 ist er Leiter einer Projektgruppe am MPIE. Neben Preisen für wissenschaftliche Publikationen und Poster, gewann Körmann 2012 ein Stipendium für einen dreimonatigen Aufenthalt an der Universität Kalifornien, USA, und ebenfalls 2012 die Otto-Hahn-Medaille, eine Auszeichnung für hervorragende Doktorarbeiten der Max-Planck-Gesellschaft.

http://www.mpie.de

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Yasmin Ahmed Salem M.A. Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH

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