„Mehr ist anders“. Diese berühmte Aussage des Nobelpreisträgers P. W. Anderson umreißt eine der größten und aufregendsten Herausforderungen heutiger Wissenschaft: Zu verstehen, wie kollektives Verhalten und Funktionalität aus dem Zusammenspiel vieler miteinander wechselwirkender Bausteine entstehen. Das Projekt gliedert sich in verschiedene Forschungsvorhaben: Eine der Visionen ist es, transiente Supraleitung mit Licht bei Raumtemperatur zu stabilisieren. Ebenso weitreichend ist das Vorhaben, die stark korrelierten Bewegungen von Elektronen und Atomen zu studieren – und den „Tanz“ zu kontrollieren, der das Geheimnis der Chemie ausmacht. Können wir womöglich Proteinen zusehen, während sie ihre Aufgaben in der Maschinerie des Lebens ausführen, und können wir mit Licht sogar ihre Funktion steuern?

Diesen Beispielen ist gemeinsam, dass die Funktionalität aus einem Nichtgleichgewichtszustand entsteht: Die Natur ist nicht statisch! Emergenz von Funktionalität im Nichtgleichgewicht zu verstehen und zu kontrollieren ist das übergreifende Thema dieses Clusters. Für dessen Erfolg ist es entscheidend, die Dynamik komplexer physikalischer und chemischer Systeme abbilden zu können, und zwar in Echtzeit und auf der atomaren Skala. Das Cluster wird die Dynamik von komplexen Systemen mit skalenübergreifenden Konzepten und Methoden ergründen, die kleine wohl-kontrollierte Quantensysteme wie Moleküle mit Systemen zunehmender Größe und Komplexität wie Festkörper- und Nanosysteme verknüpfen. Das Cluster vereint die hierfür notwendige kritische Masse an hervorragenden Wissenschaftler*innen in Hamburg mit den neuartigen Methoden, die die Wissenschaftler*innen in den letzten Jahren entwickelt haben, um Materie auf der Skala von Ångström und Femtosekunden charakterisieren zu können. Alle Mitglieder des Clusters verpflichten sich der Förderung junger Forscher*innen und der Gleichstellung und tragen dazu bei, Beruf und Familie in noch besseren Einklang zu bringen.

Beteiligte Institutionen:

• Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY)
• European X-Ray Free-Electron Laser Facility (XFEL)
• Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD)