24. Juni 2026

Foto: Dimitra Spathara

Dr. Dimitra Spathara, eine Materialwissenschaftlerin mit den Schwerpunkten computergestützte Thermodynamik und Entwicklung fortschrittlicher Legierungen, hat ein Marie-Skłodowska-Curie-Postdoktorandenstipendium erhalten. Sie wird ihr Projekt mit dem Titel „PureCuAlloys“ in der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Konstantinos Nikolopoulos im Exzellenzcluster „Quantum Universe“ im Bereich Physik an der Universität Hamburg durchführen. Das Stipendium finanziert ihre Arbeit über zweieinhalb Jahre mit insgesamt €272.456.

Dimitra Spathara schließt sich einer Forschungsgruppe an, deren Arbeit sich auf zwei eng miteinander verbundene Bereiche konzentriert: die direkte Suche nach leichten Teilchen der dunklen Materie und die Entwicklung von Detektoren sowohl für Experimente an Teilchenbeschleunigern als auch für die Suche nach seltenen Ereignissen. Ihre Fachkenntnisse im Bereich der Entwicklung und Modellierung fortschrittlicher Werkstoffe passen hervorragend zu dieser Arbeit, da die Empfindlichkeit dieser Detektoren in hohem Maße von der Qualität und Festigkeit der Materialien abhängt, aus denen sie hergestellt werden.

Stärkere Materialien für die Suche nach dunkler Materie

Einige der empfindlichsten Detektoren, die in der Dunkle-Materie-Forschung zum Einsatz kommen, basieren auf extrem reinem Kupfer, das durch ein Verfahren namens Kupferraffination hergestellt wird. Bei diesem Verfahren entsteht Kupfer mit nur sehr wenigen Verunreinigungen, was entscheidend ist, da Verunreinigungen die schwachen Signale stören können, nach denen die Forschenden suchen. Der Nachteil ist, dass elektrogeformtes Kupfer relativ weich und nicht sehr fest ist.

In den nächsten zweieinhalb Jahren wird Dimitra Spathara daran arbeiten, dieses Problem zu lösen, indem sie neue Kupferlegierungen entwickelt, die sowohl hochrein als auch mechanisch widerstandsfähiger sind. Dank widerstandsfähigerer Materialien können Detektoren größer oder mit insgesamt weniger Material gebaut werden, was ihre Chancen erhöht, seltene Teilchenereignisse nachzuweisen.

Ihr Ansatz verbindet computergestützte Modellierung mit Materialwissenschaft: Indem sie zunächst offene Fragen in der bestehenden Forschung identifiziert, wird sie die Daten sammeln, die erforderlich sind, um das Verhalten neuer Legierungen vorherzusagen, noch bevor diese überhaupt hergestellt werden. Diese Methode dürfte den Entwicklungsprozess erheblich beschleunigen.

Die Ergebnisse des Projekts werden direkt in die Konstruktion von Komponenten für DarkSPHERE-30 einfließen, einen vollständig elektrogeformten Detektor der nächsten Generation, der für die Suche nach Teilchen der dunklen Materie mit geringer Masse konzipiert ist. Über die Grundlagenphysik hinaus könnten die in diesem Projekt entwickelten Methoden zur Materialgestaltung auch in industriellen Anwendungen nützlich sein, die auf präzise kontrollierte Materialeigenschaften angewiesen sind.

Im Rahmen des Stipendiums wird Dimitra Spathara zudem ein Praktikum bei dem schwedischen Unternehmen Thermo-Calc Software AB absolvieren, einem führenden Entwickler von Software zur Vorhersage von Materialeigenschaften. Sie kommt nach einem Stipendium der UK Research and Innovation (UKRI) an der Universität Birmingham zu Quantum Universe und bringt Erfahrungen sowohl aus dem akademischen als auch aus dem industriellen Umfeld mit, darunter eine frühere Zusammenarbeit mit Rolls-Royce.