Forschungsprofil
Die Forschung im Department Physik der Universität Paderborn konzentriert sich auf die zukunftsweisenden Schlüsseltechnologien Optoelektronik und Photonik sowie auf die Erforschung neuer Materialien und die Entwicklung innovativer Bauelemente.
Im Bereich der Theoretischen Physik runden Forschungen auf dem Gebiet der Vielteilchen- oder der Festkörpertheorie das Spektrum ab. Junge, erfolgreiche Professorinnen und Professoren garantieren die Kontinuität dieser Spitzenforschung. 2006 folgte die Gründung der zentralen Forschungseinrichtung „Center of Optoelectronics and Photonics Paderborn“ (CeOPP). Physikerinnen und Physiker arbeiten gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Chemie und Elektrotechnik an grundlegenden oder anwendungsorientierten Themen, ihnen stehen exzellente Labors und Reinräume zur Verfügung. Die Forschungsarbeiten im Bereich der optischen Technologien werden von der DFG seit 2008 über das Graduiertenkolleg GRK 1464 „Micro and Nanostructures in Optoelectronics and Photonics“ und seit 2014 über den Sonderforschungsbereich-Transregio TRR 142 „Tailored Nonlinear Photonics: From Fundamental Concepts to Functional Structures“ gefördert. Seit 2019 wird die Forschungsstärke der Departments Physik, Informatik und Mathematik im Bereich photonische Quantentechnologien im Institut für Photonische Quantensysteme (PhoQS) gebündelt.
Das Forschungsprofil wird abgerundet durch den Bereich der Physikdidaktik, in dem die Wirkung der Lehramtsausbildung untersucht wird.
Experimentelle Physik
Der Bereich der experimentellen Physik ist auf den gemeinsamen Forschungsschwerpunkt „Optoelektronik und Photonik“ fokussiert. Halbleitermaterialien werden hergestellt und zur Realisierung neuartiger funktioneller Mikro- und Nanostrukturen genutzt. Beispiele für solche Komponenten sind Einzelphotonenquellen, Wellenlängenkonverter, Quantenschaltkreise, Metamaterialien oder plasmonische Antennen. Die genannten Bauelemente sind von großer Bedeutung für Anwendungen in den Bereichen Quanteninformationsverarbeitung, optische Nachrichtentechnik und Sensorik sowie Medizin- und Beleuchtungstechnik. Zur Erreichung neuartiger Funktionalitäten werden insbesondere Konzepte aus der nichtlinearen Photonik und der Quantenoptik genutzt und erforscht. Den beteiligten Arbeitsgruppen stehen für ihre Arbeiten modern ausgestattete Labor und Reinraumflächen zur Verfügung.
Theoretische Physik
In der Theoretischen Physik werden zwei Hauptthemengebiete bearbeitet. Im Bereich „Computational Materials Science“ liegt das Augenmerk auf der Vorhersage und dem physikalischen Verständnis von Materialeigenschaften. Dies geschieht mit ab initio-Verfahren wie der Dichtefunktionaltheorie oder auch Vielteilchenstörungstheorie, die ohne Zuhilfenahme von empirischen Parametern eine präzise Charakterisierung von Materialien erlauben. Im Forschungsschwerpunkt „Computational Optoelectronics and Photonics“ werden die optischen und elektronischen Eigenschaften von Festkörpern und Nanostrukturen auf der Basis mikroskopischer Quantentheorie analysiert.
Physikdidaktik
Im Bereich der Physikdidaktik wird die Wirkung der Lehrerausbildung untersucht. Dazu werden Instrumente zur Erfassung zentraler Komponenten professioneller Handlungskompetenz von angehenden Physiklehrkräften (Fachwissen, fachdidaktisches Wissen, Diagnose von Lernschwierigkeiten, Planung und Reflexion von Unterricht, Überzeugungen, Persönlichkeitsmerkmale) entwickelt und validiert. Die Untersuchungen erlauben Aussagen darüber, inwiefern im Rahmen des Lehramtsstudiums Physik die für den Lehrerberuf notwendigen Kompetenzen erworben werden. In der naturwissenschaftlichen Sachunterrichtsdidaktik geht es auf Schüler- und Lehrerebene um die empirisch fundierte Entwicklung multikriteriell erfolgreicher Lehr-Lern- bzw. Studienangebote und Lehreraus- und -fortbildungskonzepte. Die zunehmende Heterogenität der Schülerschaft in der Grundschule sowie die verbindlichen Vorgaben zur Realisierung schulischer Inklusion stellen dabei aktuell zu bewältigende Herausforderungen dar.
Arbeitsgruppen
Emeriti, Pensionäre
Ehemalige
Großprojekte
Wissenschaftliche Karriere
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