Neue Materialien mit maßgeschneiderten Funktionalitäten bilden die Grundlage moderner Hochtechnologien, von der Informationsverarbeitung über die Energieversorgung bis zur Medizintechnik. In der Festkörperphysik wurde im 21. Jahrhundert die revolutionäre Entdeckung gemacht, dass das mathematische Konzept der Topologie ein fundamentaler Schlüssel für das Verständnis quantenmechanischer Materiezustände ist. Diese Erkenntnis hat weltweite Forschungsaktivitäten ausgelöst und zur Entdeckung zahlreicher topologischer Materialien und Phänomene geführt, mit Schlüsselbeiträgen aus Würzburg (Quanten-Spin-Hall-Effekt) und Dresden (Vorhersage magnetischer Monopole in Spin-Eis). Für dieses junge Forschungsgebiet untersucht der Exzellenzcluster umfassend solche Systeme und ihr Anwendungspotential.

In ct.qmat arbeiten Forschende aus Physik, Chemie und Materialwissenschaften gemeinsam daran, diese fundamental neuen Zustände von Quantenmaterie zu verstehen, zu steuern und anzuwenden. Die vielfältigen, sich ergänzenden Fachexpertisen und Forschungsstrukturen in Würzburg und Dresden bilden dabei die Basis für ein breites Forschungsprogramm – von der Materialsynthese über die experimentelle und theoretische Untersuchung topologischer Phänomene und ihrer funktionellen Kontrolle bis zum Entwurf und Test von Anwendungskonzepten.

Beteiligte Institutionen:

• Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern)
• Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) Hochfeld-Magnetlabor Dresden
• Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW) e.V.
• Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe
• Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme