Materialwissenschaft und Werkstofftechnik profitieren von Forschungsvorhaben angrenzender Disziplinen. Besonders dann, wenn diese auf ein tieferes Verständnis von Struktur, Funktion und Herstellung bzw. Verarbeitung abzielen. Drei neue Sonderforschungsbereiche, die von der DFG gefördert werden, zeigen exemplarisch, wie physikalische, chemische und mathematische Ansätze das Fachgebiet bereichern.
An der Freien Universität Berlin untersucht der Sonderforschungsbereich „Heterostrukturen aus Molekülen und zweidimensionalen Materialien“, wie sich neuartige Nanomaterialien gezielt herstellen lassen. Dabei werden maßgeschneiderte organische und anorganische Moleküle mit 2D-Materialien kombiniert, um Heterostrukturen mit neuen Eigenschaften zu erzeugen. Im Zentrum stehen moderne spektroskopische und mikroskopische Methoden, ergänzt durch theoretische Modellierung und maschinelles Lernen. Die Forscher*innen möchten die Beschaffenheit dieser Strukturen nicht nur verstehen, sondern auch vorhersagen. Langfristig sollen so neue Materiephasen zugänglich gemacht und durch veränderte Reaktionswege neue Materialien synthetisiert werden.
Ein zweiter Verbund, angesiedelt an der Universität Bonn, befasst sich mit der „Analyse von Kritikalität“. Kritikalität tritt in vielen naturwissenschaftlichen Kontexten auf, etwa bei stochastischen Wachstumsprozessen oder komplexen Messvorgängen. Dennoch fehlt bislang ein umfassendes Verständnis der zugrunde liegenden Strukturen. Der Sonderforschungsbereich will dies ändern und über die Grenzen von Physik, Biowissenschaften und Materialwissenschaft hinweg ein systematisches Modellverständnis aufbauen. Für die Werkstofftechnik ist das insbesondere dort relevant, wo sensible Übergangszustände auftreten und das Materialverhalten entscheidend beeinflussen.
Der dritte Sonderforschungsbereich mit dem Titel „ChemPrint“ ist an der Universität Erlangen-Nürnberg angesiedelt. Er verfolgt das Ziel, Halbleitermaterialien künftig druckbar und damit energie- und ressourcenschonender herzustellen. Anstelle der klassischen Abscheidung aus der Gasphase sollen neuartige chemische Synthesen auf Oberflächen mittels Abscheidung aus flüssiger Phase durchgeführt werden. Neben der Entwicklung geeigneter Verfahren untersuchen die Beteiligten auch Defektstrukturen und deren Einfluss auf die Materialeigenschaften.
Alle drei Sonderforschungsbereiche stammen zwar aus angrenzenden Fachgebieten, leisten aber wichtige Beiträge zur Weiterentwicklung der materialwissenschaftlichen Grundlagen. Sie zeigen, wie interdisziplinäre Forschung neue methodische Zugänge schafft und aktuelle Herausforderungen auf unkonventionellen Wegen adressiert.