Serie Neu ernannt

Simon Moser ist an der Ruhr-Universität Bochum neu ernannter Professor für Festkörperphysik, insbesondere elektronische Eigenschaften von Festkörpern.

© RUB, Marquard

Physik

Simon Moser erforscht neue Quantenmaterialien

Der neu ernannte Physiker erzeugt mit seinem Team Materialien, die nur aus einer Lage von Atomen bestehen. Nicht selten erleben die Forschenden dabei Überraschungen.

„Meine Gruppe und ich, wir interessieren uns grundsätzlich für alles, was an Oberflächen passiert.“ So fasst Prof. Dr. Simon Moser seine Forschung zusammen, die er seit 1. Juni 2025 an der Ruhr-Universität Bochum durchführt. Moser ist neu ernannter Professor für Festkörperphysik, insbesondere elektronische Eigenschaften von Festkörpern.

Oberflächenphysik – das mag im ersten Moment für manche langweilig klingen, gibt Simon Moser zu. Aber die Oberfläche ist eine besondere Sache. „Sie bestimmt ganz oft die Funktionalität von Materialien, bei einem Spiegel zum Beispiel sorgt sie für die Reflexion des Lichts“, so Moser. Oft habe die Oberfläche ganz andere Eigenschaften als der darunter liegende Festkörper. Zu dieser Tatsache sagte Nobelpreisträgers Wolfgang Pauli einmal: „Gott schuf das Volumen, der Teufel die Oberfläche.“

Simon Moser interessiert sich zum Beispiel für topologische Isolatoren. Dabei handelt es sich um Festkörper, deren Volumen eigentlich keinen Strom leiten, deren Oberfläche aber Kanäle für den Stromfluss offenhält. Mit seiner Gruppe forscht er an zweidimensionalen topologischen Isolatoren, die aus einer einzigen Lage von Atomen bestehen. „Wir können etwa Atom-Teppiche erzeugen, deren Inneres keinen Strom leitet, die darum angeordneten Randatome aber schon“, gibt er ein Beispiel.

Methoden weiterentwickeln

Wer neue Materialien erzeugt, muss auch ihre Eigenschaften bestimmen können. Dazu nutzt die Gruppe von Simon Moser vorranging zwei Verfahren: Die Raster-Tunnel-Mikroskopie und die Photoelektronenspektroskopie. „Letztere ist unsere Haus- und Hof-Methode, die wir auch kontinuierlich weiterentwickeln“, so der Physiker. Bei dem Verfahren wird eine Materialprobe mit hochenergetischer UV-Strahlung beschossen, wodurch Elektronen aus dem Material herausgerissen werden. „Aus ihrer Flugbahn und Geschwindigkeit können wir darauf zurückschließen, was die Elektronen zuvor im Festkörper getrieben haben“, veranschaulicht Moser. 

Diese Art von Forschung ist oft von Überraschungen geprägt. Zwar können Forschende theoretische Vorhersagen machen, ob sich bestimmte Materialsysteme in der Natur überhaupt realisieren lassen und wie sie sich verhalten werden. „Aber letztendlich ist es eine Hexenküche“, sagt der Physiker. „Manche Atome lassen sich nicht so ordnen, wie wir denken, bei anderen klappt es besser als erwartet, und oft entsteht am Ende ein System mit überraschenden Eigenschaften.“

Wenn die No-Name-Atome zum Star werden

Eigentlich wollte Simon Mosers Gruppe das Element Indium nur als Unterlage benutzen. Letztendlich entdeckte das Team dadurch ein neues Material, das es „Indenen“ taufte. „Wir wollten auf einer Lage aus Indium-Atomen ein anderes Materialsystem aufbauen“, erzählt der Forscher. „Dann haben wir zu unserer Überraschung festgestellt, dass die Indium-Atome selbst als topologischer Isolator wirken.“

Das einzige Problem: Indium oxidiert, wenn es an die Luft gelangt, das heißt: Es geht kaputt. „Wir haben herausgefunden, dass es reicht, eine einzige Lage einer Kohlenstoffverbindung, Graphen genannt, auf das Indium aufzubringen, um es stabil zu machen“, erklärt Simon Moser. „Diese Verbindung aus Indium und Graphen können wir sogar in Wasser tauchen, und sie bleibt trotzdem intakt“.

Genau diese Art der unvoreingenommenen Forschung hält Simon Moser für entscheidend, um neue bahnbrechende Erkenntnisse im Bereich der Materialsysteme zu gewinnen. „An der Ruhr-Universität Bochum bekomme ich die Rahmenbedingungen, um explorativ zu forschen“, sagt er. „Das ist ideal.“ Seit Moser sich für den Standort Ruhrgebiet interessiert, knüpft er fleißig Kontakte in die Materialwissenschaft, Physik und Chemie der Bochumer Uni – aber auch zu den Dortmunder Partnern aus der Universitätsallianz Ruhr.

Wir haben uns von Anfang an wohlgefühlt.

— Simon Moser

„Alle haben mich hier von Anfang an sehr offen empfangen, nett betreut und auch meiner Familie die Sorge vorm Umzug genommen – wir haben uns von Anfang an wohlgefühlt“, sagt der gebürtige Bayer über seinen Wechsel ins Ruhrgebiet.

Zur Person
  • Bis 2010: Studim der Physik, Universität Würzburg und SUNY Stony Brook, USA
  • 2014: Promotion, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Schweiz
  • 2014 bis 2015: Postdoktorand, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Schweiz
  • 2015 bis 2018: Postdoktorand, Lawrence Berkeley National Laboratory, USA
  • 2018 bis 2019: Postdoktorand, Universität Würzburg
  • 2019 bis 2025: Gruppenleiter und Akademischer Rat, Universität Würzburg
  • 2025: Habilitation in Experimentalphysik, Universität Würzburg
  • Seit Juni 2025: Professur für Festkörperphysik, insbesondere elektronische Eigenschaften von Festkörpern, Ruhr-Universität Bochum

Veröffentlicht

Dienstag
03. Juni 2025
09:48 Uhr

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