Prof. Daria Gorelova: Exzitonen in Bewegung sehen

27. April 2021

Foto: UHH/Ohme

Im April 2020 hat Daria Gorelova eine Juniorprofessur mit dem Schwerpunkt „Beobachten der Bewegung von Exzitonen“ an der Universität Hamburg angenommen. Seit Juni 2020 forscht sie zudem als Young Investigator im Exzellenzcluster „CUI: Advanced Imaging of Matter“.

Prof. Daria Gorelova studierte Physik und Angewandte Mathematik am Moskauer Institut für Physik und Technologie, promovierte am Forschungszentrum Jülich und verteidigte die Promotion an der RWTH Aachen. 2013 wechselte sie an das Center for Free-Electron Laser Science in Hamburg und forschte als Postdoktorandin in der CFEL-DESY Theoriegruppe von Prof. Dr. Robin Santra. Sie untersuchte, wie Ultrakurzzeitprozesse in Festkörpern und Molekülen mithilfe von besonderem Röntgenlicht, das von Freie-Elektronen-Lasern wie dem European XFEL in Hamburg erzeugt werden kann, charakterisiert werden können.

2019 erhielt Daria Gorelova ein Freigeist-Fellowship der VolkswagenStiftung mit einer Förderung von rund 1,2 Millionen Euro für sechs Jahre und leitet seitdem ein Forschungsteam an der Universität Hamburg. Gemeinsam untersuchen die Forschenden, wie ultraschnelle Röntgenstrahlen die Bewegung von Exzitonen messen können. Exzitonen sind spezielle elektronische Zustände, die für die Umwandlung von Licht in Strom von Bedeutung sind: Wenn Sonnenlicht mit einem photovoltaischen Material wechselwirkt, transportieren Exzitonen die Energie des Lichts und wandeln sie in Strom um. Im Rahmen des Freigeist-Fellowship-Projekts „Beobachtung der Bewegung von Exzitonen" entwickelt Prof. Gorelova nun neue Techniken, um die Bewegung von Exzitonen auf atomarer Skala messen können. Denn das genaue Verständnis über die Entstehung und die Bewegungen von Exzitonen ist besonders für die Entwicklung neuer Materialien zur Umwandlung von Licht in Elektrizität von Bedeutung.

Die „Freigeist“-Fellowships der VolkswagenStiftung richten sich an außergewöhnliche Forscherpersönlichkeiten, die sich zwischen etablierten Forschungsfeldern bewegen und risikobehaftete Wissenschaft betreiben möchten. Außerdem wurde Daria Gorelova zu den „Lindau Nobel Laureate Meetings“ eingeladen.

Frau Gorelova, Sie haben in Moskau Physik und Angewandte Mathematik studiert. Wie kam es zu dieser Studienwahl?

In der Schule haben mir diese Fächer am meisten Spaß gemacht. Ich habe mich für ein Studium am Moskauer Institut für Physik und Technologie entschieden, weil es eine der besten russischen Universitäten und die erstplatzierte russische Universität in den physikalischen Wissenschaften ist. Sie haben eine niedrige Aufnahmequote, aber ich habe die Aufnahmeprüfungen bestanden, um dort studieren zu können.

Wer hat Sie besonders geprägt? Haben Sie Vorbilder?

Meine Eltern sind beide Physiker und sind sehr begeistert von ihrem Beruf. Das hat mich motiviert, auch Wissenschaftlerin zu werden.

Wer oder was hat Sie dann nach Jülich geführt, später nach Hamburg?

Als Teenager habe ich ein Jahr in Deutschland gelebt, weil mein Vater als Gastwissenschaftler in Mainz war. Mir gefiel das Leben in Deutschland und ich beschloss, hier zu promovieren. Ich suchte nach einer weltweit führenden Gruppe in der Theorie der kondensierten Materie, weil das das Thema meiner Bachelor- und Masterarbeit war. Die fortschrittliche Forschung in der Gruppe Quantentheorie der Materialien in Jülich unter der Leitung von Prof. Dr. Stefan Bluegel hat mich ziemlich begeistert und ich schloss mich dieser Gruppe für die Promotion an. Mein Projekt befasste sich mit der ultraschnellen lichtinduzierten Magnetisierungsdynamik und so begann ich mich für das breitere Thema der ultraschnellen Licht-Materie-Wechselwirkung zu interessieren. Für meinen Postdoc suchte ich nach einer exzellenten Gruppe, um weiter an ultraschnellen Prozessen zu arbeiten. Die Idee des CFEL, das Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus drei Forschungsorganisationen vereint, die sehr kollaborativ forschen, hat mich sehr angesprochen.

Ich muss meine Karriere mit der Herausforderung einer Doppelkarriere und mit einem kleinen Kind entwickeln, was mich nicht ganz mobil macht. Aber da CFEL ein sich schnell entwickelnder Ort ist, an dem so viel brillante Forschung betrieben wird, bekomme ich viele Möglichkeiten, meine Forschung zu erweitern.

Was ist das Besondere an Ihrer Forschung? Was fasziniert Sie an Exzitonen?

Mich reizt die Idee von Attosekunden-Röntgenpulsen, mit denen man Prozesse auf sehr kurzen Zeit- und Längenskalen messen kann. Ich denke, dass es viele verschiedene Fragestellungen in der Physik, Chemie und Biologie gibt, bei denen Attosekunden-Röntgenpulse völlig neue Informationen liefern können. Das Verhalten von Exzitonen in photovoltaischen Materialien ist eines dieser Themen und ist auch für die Gesellschaft relevant.

Was macht für Sie eine gute Wissenschaftlerin, einen guten Wissenschaftler aus?

Sie gehen immer über die Grenze hinaus.

Was sind Ihre Ziele für die nächsten zwei Jahre?

Mein Ziel für die nächsten zwei Jahre ist es, meine neuen Ideen weiterzuentwickeln, Fördermittel dafür zu bekommen und meine Forschungsgruppe zu erweitern.