10.07.2026 LOEWE-Schwerpunkt „QuEnergy" erforscht sparsame Sensoren, Speicher und Solarzellen

TU Darmstadt und Uni Marburg bündeln ihre Technologie-Expertise

Spezielle geladene Teilchen, sogenannte Exzitonen, das sind gebundende Paare von Elektronen und Löchern, stehen im Fokus der Marburger Teilprojekte in "QuEnergy".

Mit einem neuen Forschungsverbund wollen Wissenschaftler*innen der TU Darmstadt und der Uni Marburg neue Grundlagen für energieeffiziente Quantentechnologien legen. Der LOEWE-Schwerpunkt „QuEnergy" wird vom Land Hessen von 2027 an mit 4,8 Millionen Euro über vier Jahre gefördert. Auf Marburger Seite sind die Arbeitsgruppen der Physik-Professor*innen Erwin Malic, Nadine Leisgang und Marina Gerhard eingebunden.

„Ich freue mich, dass mit ‚QuEnergy' bereits der vierte LOEWE-Schwerpunkt an der TU Darmstadt eingerichtet wird“, sagte TU-Präsidentin Tanja Brühl. Die TU Darmstadt hat im Schwerpunkt QuEnergy die Federführung. „Der Verbund wird sich der wichtigen Zukunftsfrage widmen, wie sich Hochtechnologien deutlich energiesparender betreiben lassen. Damit bereichert er maßgeblich unserer Forschungsfeld Matter and Materials. Im Bereich der Quantentechnolgie haben wir uns hier in den vergangenen Jahren durch strategische Berufungen nachhaltig verstärkt. Ich bin überzeugt, dass die Ergebnisse vielfältig in die hessische Innovationslandschaft ausstrahlen werden.“

Best-of Quantentechnologie, Optik, Festkörperphysik, Sensorik und Mikroskopie

Ziel von „QuEnergy" ist es, grundlegende Konzepte für lichtbasierte Kommunikations- und Sensortechnologien zu entwickeln, die auf neuen Erkenntnissen in der Quantenphysik beruhen und mit deutlich weniger Energie auskommen als bisherige Verfahren. Zehn eng vernetzte Arbeitsgruppen bündeln dafür ihre Expertise aus Quantentechnologie, Optik, Festkörperphysik, Sensorik und Mikroskopie.

Hintergrund ist, dass die aktiven Schichten heutiger Bauteile für Optik, Elektronik und Sensorik oft nur noch wenige Nanometer dünn sind. In diesem Größenbereich greift die klassische Physik nicht mehr – es gelten die Gesetze der Quantenphysik. Deren Effekte eröffnen nach Angaben der Forschenden völlig neue Funktionen. Zu diesen Phänomenen gehören etwa die sogenannte Verschränkung (zwei Teilchen sind so miteinander verbunden, dass sie sich wie eine Einheit verhalten), das Tunneln (ein Teilchen überwindet eine Barriere, obwohl es dafür eigentlich nicht genug Energie hat) und die Überlagerung (ein Teilchen kann sich in mehreren Zuständen gleichzeitig befinden, solange es nicht gemessen wird). 

 In einigen Bereichen haben Entwicklungen der Quantentechnologie bereits in das tägliche Leben Einzug gehalten. So koppeln etwa Telekommunikations-Laser über wenige Nanometer dünne Halbleiterschichten Daten in Glasfasern ein. Auch neu eröffnete große Rechenzentren führender IT-Unternehmen basieren auf Quantentechnologie.

Das Konsortium „QuEnergy" arbeitet nun in Experiment und Theorie an drei Forschungslinien. In der ersten geht es um magnetische Halbleiter, die nur eine Atomschicht dünn sind. Sie sollen als winzige Bauteile dienen, die mithilfe von Licht Informationen speichern und verarbeiten können. Die zweite Linie nutzt die quantenphysikalischen Eigenschaften von Licht für energiesparende Bildgebung und Sensorik sowie für optische Speicher einzelner Lichtteilchen – ein Baustein für abhörsichere Quantenkommunikation. Der dritte Bereich untersucht die Energieumwandlung in Molekülen, etwa für eine neue Generation von Solarzellen.

Ermin Malic: Atomar-dünne, magnetische Schichte mit neuen Eigenschaften im Fokus

"Die Marburger Teilprojekte innerhalb von QuEnergy werden sich mit exzitonischen Eigenschaften in neuartigen, atomar-dünnen, magnetischen Nanomaterialien beschäftigen. Der Fokus liegt dabei insbesondere auf dem mikroskopischen Verständnis der Kopplung von Exzitonen mit der magnetischer Ordnung in diesen technologisch vielversprechenden Materialien", sagt Prof. Dr. Ermin Malic, theoretischer Physiker an der Uni Marburg. Von diesen sogenannten Exzitonen (das sind Elektron-Loch-Paare, siehe Illustration oben) versprechen sich die Forschenden ganz neue Materialeigenschaften.

 „,QuEnergy‘ forscht in einem hochdynamischen Themenfeld“, betont der wissenschaftliche Koordinator des Projekts, Professor Bernhard Urbaszek, der das Arbeitsgebiet Hybride Quantensysteme am Fachbereich Physik der TU Darmstadt leitet. „Mit der LOEWE-Förderung schaffen wir die Voraussetzung für langfristige Grundlagenforschung und erarbeiten gemeinsam Erkenntnisse und Konzepte für Unternehmen in Hessen im Bereich der Energieeffizienz und Hochtechnologie.“

(Quelle: Pressemitteilung der TU Darmstadt)