Technik

Quanten trifft Nachhaltigkeit: Das Marburger mar.quest-Zentrum startet durch

von Artisan Baumeister · 14. April 2025

Das mar.quest-Zentrum in Marburg erforscht seit April 2025 Quantenmaterialien mit nachhaltigem Fokus. Über 20 interdisziplinäre Arbeitsgruppen entwickeln hier Anwendungen für Quantencomputing und Energiespeicherung – mit Potenzial für technologische und ökologische Durchbrüche.

Inhaltsübersicht

Einleitung
Was genau wird bei mar.quest erforscht?
Wie entsteht Innovation durch Interdisziplinarität?
Warum Quantenmaterialien für unsere Zukunft entscheidend sind
Fazit

Einleitung

Am 14. April 2025 wurde an der Philipps-Universität Marburg das interdisziplinäre Forschungszentrum „mar.quest“ eröffnet – ein Ort, an dem Quantenphysik auf nachhaltige Materialforschung trifft. Über 20 Arbeitsgruppen aus Physik und Chemie arbeiten gemeinsam an der Frage, wie neuartige Quantenmaterialien die technologische Entwicklung und gleichsam die ökologische Transformation vorantreiben können. Der Fokus: praktische Anwendungen für Quantencomputing, Energiespeicherung und energieeffiziente Systeme. Das Besondere: Forschung nicht im Elfenbeinturm, sondern mit Blick auf gesellschaftliche Herausforderungen. Der Artikel beleuchtet, woran konkret geforscht wird, wie die interdisziplinäre Zusammenarbeit funktioniert und welche Perspektiven sich daraus für Technologie, Energie und Nachhaltigkeit ergeben.

Was genau wird bei mar.quest erforscht?

Quantenmaterialien stehen im Zentrum der Forschung am mar.quest-Zentrum der Philipps-Universität Marburg – und das mit gutem Grund. Diese Materialien besitzen Eigenschaften, die in klassischen Festkörpern schlicht nicht vorkommen: Manche zeigen Supraleitung, also Stromfluss ganz ohne Energieverlust; andere offenbaren sogenannte topologische Zustände, die elektrische Leitfähigkeit auf der Oberfläche ermöglichen, während sie im Inneren Isolatoren bleiben. Und dann ist da noch die Verschränkung – ein Quanteneffekt, der Teilchen über Entfernungen hinweg untrennbar miteinander verbindet.

Diese physikalischen Phänomene wirken auf den ersten Blick abstrakt, haben aber konkrete Ziele: Die Entwicklung effizienter Quantencomputer, neuartiger Mechanismen der Energiespeicherung oder zukunftsweisender Technologien wie der Spintronik – einem Ansatz, bei dem nicht nur die elektrische Ladung, sondern auch der Spin der Elektronen genutzt wird, um Informationen zu speichern und zu verarbeiten. Gerade im Hinblick auf Nachhaltigkeit ist das hoch relevant: Materialien, die weniger Energie verbrauchen oder Energieverlust minimieren, leisten einen echten Beitrag zur Ressourcenschonung.

Die über 20 Arbeitsgruppen bei mar.quest widmen sich der Frage, wie sich diese Effekte gezielt kontrollieren und technologisch umsetzen lassen. Dabei sind Grundlagen- und Anwendungsforschung keineswegs getrennte Welten – die eine bedingt die andere. Die Vision ist klar: Materialien erforschen, die die Leistungsfähigkeit unserer Technologien verbessern und gleichzeitig helfen, den ökologischen Fußabdruck zu verkleinern.

Kurz gesagt: Quanteninnovation trifft materialbasierte Nachhaltigkeit. Und in Marburg wird genau an dieser Schnittstelle gebaut – Atom für Atom, Elektron für Elektron.

Wie entsteht Innovation durch Interdisziplinarität?

Physik trifft Chemie – und beide treffen auf Realität

Im mar.quest Zentrum an der Philipps-Universität Marburg arbeiten über 20 interdisziplinäre Teams an einem gemeinsamen Ziel: Quantenmaterialien zu verstehen und nutzbar zu machen. Was auf dem Papier nach klassischer Materialwissenschaft klingt, wird hier zum lebendigen Prozess. Denn wenn Theoretikerinnen aus der Physik mit synthetisierenden Chemikern zusammentreffen, beginnt eine Zusammenarbeit, bei der jedes Fachgebiet über sich hinauswächst.

Von der Idee zum Material – gemeinsam schneller zum Ziel

Ein Beispiel: Die Vorhersage spezieller topologischer Zustände – stabile, quantenmechanisch geschützte Elektronenzustände – beginnt in der Theorie. Physiker berechnen Bandstrukturen und identifizieren Kandidaten für neue Quantenmaterialien. Aber ohne die Expertise der Chemie bliebe es bei der Idee. Synthesegruppen übernehmen die Umsetzung im Labor: Sie schaffen Kristalle, kontrollieren deren Reinheit, verändern gezielt die atomare Struktur. Nur durch diese enge Abstimmung entsteht am Ende ein Material, das tatsächlich supraleitende oder spintronik-relevante Eigenschaften aufweist.

Synergien, die Relevanz erzeugen

Gerade bei Themen wie Energiespeicherung oder Quantencomputing sind solche Kooperationen essenziell. Die physikalischen Konzepte hinter Quantenverschränkung oder verlustfreier Leitfähigkeit müssen anwendungsnaher Realität standhalten. Das mar.quest Zentrum versteht sich dabei nicht nur als Denkfabrik, sondern als reale Brücke zwischen quantenphysikalischer Grundlagenforschung und nachhaltiger Technologieentwicklung.

Das klingt abstrakt – ist in diesem Kontext aber hochkonkret: Hier entstehen die Bausteine für die Technologien von morgen. Interdisziplinäre Forschung ist dabei kein Schlagwort, sondern der eigentliche Innovationsmotor.

Warum Quantenmaterialien für unsere Zukunft entscheidend sind

Supraleitende Materialien, bei denen elektrischer Strom ohne jeden Widerstand fließt? Klingt nach Science-Fiction – ist aber eines der zentralen Forschungsgebiete am mar.quest Zentrum der Philipps-Universität Marburg. Die Materialwissenschaft steht hier im Dienst der großen Fragen unserer Zeit: Wie speichern wir Energie effizienter? Wie schaffen wir leistungsfähigere Quantencomputer mit geringem Energiebedarf? Und wie verbinden wir technologischen Fortschritt mit echter Nachhaltigkeit?

Die Antwort liegt in Quantenmaterialien – neuen Stoffen mit exotischen Eigenschaften wie Supraleitung oder topologischen Zuständen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Materialien folgen sie nicht den klassischen Gesetzen der Physik, sondern verhalten sich quantenmechanisch – was vollkommen neue Funktionen ermöglicht. Genau hier setzt mar.quest an: Mit über 20 interdisziplinären Forschungsgruppen werden chemische Synthese, physikalische Theorie und technologische Anwendung systematisch verzahnt.

Ein konkreter Fokus liegt auf Materialien für Energiespeicherung – etwa feste Elektrolyte oder supraleitende Komponenten für Energieübertragungssysteme, die Verluste minimieren. Gleichzeitig bildet die Forschung an Spintronik und verschränkten Zuständen eine Grundlage für Quantenprozessoren, die mit deutlich weniger Energie auskommen als heutige Supercomputer.

Damit leistet das Zentrum einen Beitrag zu mehreren UN-Zielen für nachhaltige Entwicklung – etwa bezahlbare Energie, Industrieinnovation oder Klimaschutz. Die Quanteninnovation in Marburg zeigt: Fortschritt beginnt nicht mit Schlagwörtern, sondern mit präziser Forschung an maßgeschneiderten Materialien. Und das kann – ganz real – unsere technologische Zukunft verändern.

Fazit

Das Marburger Zentrum für Quantenmaterialien zeigt exemplarisch, wie Zukunftstechnologien nicht nur eine technische, sondern auch eine gesellschaftliche Dimension haben. Indem mar.quest wissenschaftliche Exzellenz mit interdisziplinärer Praxis und Nachhaltigkeitsfokus verbindet, entstehen Lösungen, die nicht nur leistungsfähig, sondern auch relevant für die Herausforderungen unserer Zeit sind. Ob für effizientere Quantencomputer oder neue Energiespeicher – die Forschungsarbeiten haben das Potenzial, Impulse für die technologische Transformation Europas zu geben. Weitere Entwicklungen könnten auch die Industriepartner interessieren – ein Schritt von der Grundlagenforschung zur Anwendung ist absehbar.

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