UTOPES

European Research Council – ERC – Excellent Science

Gläser sind seit jeher wichtige Werkstoffe zur Bewältigung großer gesellschaftlicher Herausforderungen. Bedeutende Durchbrüche in vielen Bereichen des technologischen Fortschritts waren eng mit der Nutzung glasartiger Werkstoffe verbunden. Es besteht ein starker Konsens darüber, dass diese Schlüsselrolle bei den sich abzeichnenden Lösungen für die großen globalen Herausforderungen in den Bereichen Wohnen, Energie, Gesundheit, Verkehr und Informationsverarbeitung fortbestehen wird, vorausgesetzt, die grundlegenden Grenzen der derzeit verfügbaren empirischen oder halbempirischen Ansätze zur Glasverarbeitung können überwunden werden.

Im kommenden Jahrzehnt ist es daher eine wichtige Aufgabe, den Schritt zur ab initio-Nutzung ungeordneter Materialien durch hochangepasste Verarbeitungsstrategien zu machen. Dies erfordert Pionierarbeit und tiefgreifende konzeptionelle Entwicklungen, die Zusammensetzungsdesign, strukturelle Entwicklung und die Thermokinetik der Materialabscheidung zu ganzheitlichen Werkzeugen verbinden. Nur so kann ein wesentlicher Beitrag zur Lösung einiger der dringendsten Materialanforderungen für Glasanwendungen in funktionellen Geräten geleistet werden, sei es in Form von dünnen Schichten, Partikeln oder Massenmaterialien.

UTOPES stellt die heutigen technischen Konzepte für die Konzeption solcher Werkzeuge in Frage. Zu diesem Zweck werden die Schmelzabscheidung, die isothermische Abscheidung aus flüssigen Phasen und die Gasphasenabscheidung nichtkristalliner Materialien - innerhalb der Klasse der anorganischen Gläser - in einem generalistischen Ansatz behandelt, der von dem Verständnis ausgeht, dass die Glasbildung die einzige strikte Abweichung von der Selbstorganisation darstellt und dass daher die Entwicklung der strukturellen Komplexität in glasartigen Materialien auf jeder Längenskala durch eine geeignete Verarbeitung angepasst werden kann. Durch die Bereitstellung eines topologischen Schemas für die Quantifizierung und chemische Anpassung der strukturellen Komplexität wird UTOPES eine Antwort auf die Herausforderung geben, Ordnung in der Unordnung zu finden, und damit den Weg für die dritte Generation von Gläsern mit Eigenschaften ebnen, die über das hinausgehen, was derzeit als die Grenzen der physikalischen Technik angesehen wird.