Stefan Sandfeld, seit Anfang des Jahres (2017) Professor für Mikromechanische Materialmodellierung an der TU Bergakademie Freiberg, wurde vom Europäischen Forschungsrat ERC (European Research Council) für sein Projekt "A Multiscale Dislocation Language for Data-Driven Materials Science" (Multiskalen Versetzungssprache für Daten-getriebene Materialwissenschaft; MuDiLingo) mit einem ERC Starting Grant in Höhe von rund 1,5 Millionen Euro ausgezeichnet. Er ist der zweite Wissenschaftler an der TU Bergakademie Freiberg, der die begehrte Förderung des ERC erhält. Ab 1. November wird Prof. Sandfeld fünf Jahre mit fünf Doktoranden und PostDocs am Thema arbeiten.
Was hat es mit den Defekten auf sich?
Defekte in der Struktur kristalliner Materialien (z.B. Metalle oder Halbleiter) sind verantwortlich für eine Vielzahl mechanischer, optischer und elektronischer Eigenschaften. Obwohl der Begriff "Defekt" im Allgemeinen mit negativen Eigenschaften assoziiert wird, sind es gerade sogenannte Versetzungen (ein linienartiger Defekttyp), durch die das Materialverhalten auf der Mikro- und Nanoskala gezielt beeinflusst werden kann. Dies ist ein wesentliches Designelement für die kommende Generation von Materialien mit neuartigen mechanischen Eigenschaften.
Was ist die konkrete Fragestellung?
Materialwissenschaftler versuchen seit beinahe einem Jahrhundert zu verstehen, wie sich viele solcher miteinander wechselwirkenden Versetzungen verhalten. Mithilfe der In-Situ Mikroskopie können heutzutage viele Details dieser komplizierten Versetzungsnetzwerke im Nanometerbereich visualisiert werden. Aber noch gibt es keine Methode, um die Informationen aus unterschiedlichen Mikroskopie- oder Simulationsmethoden zu extrahieren, miteinander zu vergleichen oder mittels „Big Data“ Methoden statistisch zu analysieren. So bleibt ein Großteil aller Daten ungenutzt.
Was ist nun das Projektziel?
Die Vision von MuDiLingo ist es, erstmalig eine universelle „Sprache“ für Versetzungsmikrostruktur zu entwickeln, die in Analogie zum MP3-Format auf statistischen Methoden zur Datenkomprimierung basiert. Zusammen mit Mustererkennungsstrategien und Maschinellem Lernen wird dies eine neue Art des Hochdurchsatz-Data-Mining von Experiment und Simulation auf unterschiedlichen Längenskalen ermöglichen. Prof. Stefan Sandfeld: „Von revolutionären Methoden für die technologisch relevanten Materialien verspreche ich mir Antworten auf grundlegende materialwissenschaftliche Fragestellungen. Die wiederum führen uns schließlich zum verbesserten Design von neuartigen strukturellen und funktionalen Materialien.“ Daran werden in den kommenden fünf Jahren fünf Doktoranden und PostDocs arbeiten.
Zur Person
Prof. Stefan Sandfeld hat nach seinem Abschluss als Bauingenieur an der Fachhochschule Köln (2003) einen Masterabschluss in „Computational Mechanics of Materials and Structures“ der Universität Stuttgart erworben (2005). Im Jahr 2010 promovierte er bei Prof. Zaiser an der Universität Edinburgh in Großbrittannien im Bereich Materialwissenschaften. Es folgte ein PostDoc am Institut für angewandte Materialien – Computational Materials Science (IAM-CMS) am Karlsruher Institut für Technologie bei Prof. Gumbsch sowie ein Aufenthalt als Gastwissenschaftler an der Florida State University, Department of Scientific Computing (Prof. A. El-Azab), USA. Von 2012 bis 2016 war Prof. Stefan Sandfeld akademischer Rat auf Lebenszeit am Lehrstuhl für Werkstoffsimulation bei Prof. Zaiser an der Friedrich-Alexander Universität Erlangen.
Das Förderprogramm und Zahlen für Sachsen
Die ERC-Grants sind eine attraktive Projektförderung, zugleich stellen sie eine wichtige wissenschaftliche Auszeichnung dar. Nur etwa ein bis zwei Prozent der Forscher europaweit erhalten die Förderung, mit der sie ihre herausragenden und außergewöhnlichen wissenschaftlichen Fragen bearbeiten können.Seit 2007 fördert der Europäische Forschungsrat ERC (European Research Council) in einem europaweiten Wettbewerb die besten Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Welt. Aktuell (Stand 31.05.) werden im Rahmen von Horizont 2020 genau 35 personengebundene ERC-Grants in Sachsen mit 49,9 Millionen Euro gefördert. Das entspricht einem 6. Rang im deutschen Ländervergleich. Nach Deutschland gingen seit 2007 505 sogenannte Starting Grants (damit ist Deutschland an zweiter Stelle in Europa, gleich hinter Großbritannien).