Prof. Dr. Giacomo Valtolina zum Gastprofessor an der HU Berlin berufen
Prof. Dr. Giacomo Valtolina, zuvor Leiter der Forschungsgruppe „Molecular Quantum Matter“ in der Abteilung Molekülphysik des Fritz-Haber-Instituts, wurde zum Gastprofessor an der Humboldt-Universität zu Berlin ernannt. Die Professur ist mit seinem ERC Starting Grant verbunden und läuft vom 1. Januar 2026 bis Ende 2028.
Ausbildung und Werdegang
2026: W2-Gastprofessur an der Humboldt Universität zu Berlin
2024: ERC Starting Grant für das Projekt "LIRICO"
2021-2025: Leitung der Forschungsgruppe "Molecular Quantum Matter" in der Abteilung Molekülphysik am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft
2017-2021: Postdoktorand am JILA (Joint Institute for Laboratory Astrophysics), einer Kooperation zwischen der University of Colorado Boulder und dem NIST (National Institute of Standards and Technology)
2017: Promotion an der Scuola Normale Superiore di Pisa in Zusammenarbeit mit LENS – Florenz, unter der Leitung von Prof. Massimo Inguscio und Dr. Giacomo Roati
2012: Masterabschluss in Physik an der Università degli Studi di Milano-Bicocca
Forschung am FHI
Am Fritz-Haber-Institut leitete Prof. Dr. Valtolina die experimentelle Forschungsgruppe “Molecular Quantum Matter” in der Abteilung Molekülphysik. Seine Gruppe untersuchte hier ultrakalte Materie und erschloss damit neue Bereiche der experimentellen Quantenforschung an der Schnittstelle von Quantensimulation, zustandsaufgelöster Chemie und Präzisionsmessungen. Mit Hilfe von Lasern kühlten sie Gase aus Atomen und Molekülen auf Temperaturen von weniger als einem Millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt. Bei diesen extrem kalten Temperaturen treten die Quanteneigenschaften der Materie deutlich zutage und die Physik der Systeme verändert sich: Es entstehen faszinierende neue Phasen und Phänomene wie beispielsweise die Supraleitung. Das Ziel von Valtolinas Gruppe war, einen ganz besonderen Phasenübergang zu erreichen, nämlich ein sogenanntes Bose-Einstein-Kondensat mit Molekülen. Im Jahr 2023 erhielt Prof. Valtolina für sein Projekt „LIght for controlling Reactive Interactions in COld molecules – LIRICO” einen der renommierten ERC Starting Grants. Im Jahr 2024 realisierte die Gruppe das erste atomare Bose-Einstein-Kondensat in Berlin.
Forschung an der neuen Stelle an der HU Berlin
An der Humboldt-Universität wird die Gruppe um Valtolina auf die jüngsten Ergebnisse der Forschung am Fritz-Haber-Institut aufbauen und weiterhin Quantenforschung betreiben. Sie wollen exotische Bereiche der Supersolidität untersuchen, einer paradoxen Phase, in der Materie sowohl die Eigenschaft der Superfluidität als auch eine kristalline Ordnung aufweist. Ihr Ziel ist es, die Supersolidität zunächst an atomaren Kondensaten zu untersuchen und ihre Erkenntnisse dann auf molekulare Systeme zu übertragen, in denen dieses Phänomen bisher noch nicht realisiert wurde. Die komplexe innere Struktur von Molekülen kann neue Freiheitsgrade für die Stabilisierung dieser exotischen Phasen bieten.
Interview Highlights
1. Wie und wann bist du ans FHI gekommen?
Im Februar 2021 kam ich an das Fritz-Haber-Institut, nachdem ich von Gerard Meijer, dem Direktor der Abteilung Molekülphysik, und Stefan Truppe, der zu dieser Zeit Gruppenleiter in derselben Abteilung war, eingeladen wurde. Sie hatten mich kontaktiert, um ein neues Projekt zu ultrakalten Atomen und Molekülen zu verwirklichen.
2. Woran hast du hier gearbeitet?
Ich habe ein Experiment zur Erzeugung ultrakalter Gase aus Dysprosiumatomen entwickelt. Wir haben Laserkühlung und Fallentechniken kombiniert, um die Gase auf Temperaturen in der Größenordnung von wenigen Nano-Kelvin abzukühlen. Ultrakalte Gase erreichen die kältesten Temperaturen im Universum. Wir nutzen sie als kontrollierbare Quantensysteme, die das Verhalten anderer sehr interessanter, aber schwer zu untersuchender Systeme, wie beispielsweise Hochtemperatur-Supraleitern, „nachahmen”. Dieser Ansatz wird oft als Quantensimulation bezeichnet und ist eine der vielen Anwendungen, die ultrakalte Atome im Kontext der Quantentechnologien bieten. Meine Gruppe hat im Oktober 2024 das erste Bose-Einstein-Kondensat in Berlin hergestellt. Hierzu haben wir Dysprosiumatome verwendet, da diese aufgrund ihres großen magnetischen Dipolmoments einzigartige Wechselwirkungen, sogenannte dipolare Wechselwirkungen, aufweisen. Wir wollen diese dipolaren Wechselwirkungen nutzen, um neue Phasen der Materie wie die Supersolidität zu beobachten, aber auch um eine neue Art magnetischer Moleküle zu erzeugen, die neue Möglichkeiten für die Untersuchung quantenzustandsaufgelöster Chemie bieten können.
3. Wie war die Zusammenarbeit innerhalb deines Teams?
Die Abteilung Molekülphysik ist ein multidisziplinärer und inspirierender Arbeitsplatz. Auch die mechanische Werkstatt und das Elektroniklabor haben mich bei meinen anspruchsvollen Experimenten technisch hervorragend unterstützt. Mein besonderer Dank gilt Marco De Pas, Sebastian Kray, Nicolai Große und Henrik Haak.
4. Was haben Sie für Ihre berufliche Zukunft mitgenommen?
Die Wichtigkeit von Netzwerken innerhalb und außerhalb der eigenen Institution.
5. Was erwartet dich an deiner neuen Stelle?
Ich unterrichte sehr gerne und schätze den Austausch mit Studierenden, die am Anfang ihrer Karriere stehen. Ich habe zwei komplett renovierte Labore in Adlershof zur Verfügung bekommen, wo wir unsere Forschung ausweiten und versuchen werden, mehr Bachelor- und Masterstudierende in den Prozess einzubeziehen. Darauf freue ich mich sehr!
