Frauen der Quantentechnologie: Dr. Laura Gagliardi von der University of Chicago

Neuauflage von Plato

Verfolger: 0

Dr. Laura Gagliardi von der University of Chicago spricht über ihre Arbeit in der Quantenchemie

By Kenna Hughes-Castleberry gepostet am 06. September 2023

Quantenchemie, ein Fachgebiet, das sich mit dem Verhalten und den Wechselwirkungen von Molekülen und Atomen auf Quantenebene befasst, ist der Schlüssel zu einem tieferen Verständnis der grundlegenden Natur unseres Universums. Durch die Erforschung der komplexen Welt der Quantenmechanik können Wissenschaftler bahnbrechende Entdeckungen machen, die weitreichende Auswirkungen auf verschiedene wissenschaftliche Disziplinen haben. Einer dieser Forscher ist Dr. Laura Gagliardi, Professor für Chemie und Molekulartechnik an der University of Chicago. „Ich war schon immer fasziniert von Quantenphänomenen und dem Versuch zu verstehen, wie Materie auf molekularer und atomarer Ebene funktioniert“, erklärte Gagliardi. „Wenn man Materie in einem so kleinen Maßstab erforscht (Atome und Moleküle haben eine Größe von ca. 10^-10 Meter) sind Quantengesetze erforderlich. In meiner Gruppe entwickeln wir Methoden der Quantenchemie, und die Idee, dass sie das Potenzial der Quantenarchitektur nutzen könnten, ist sowohl faszinierend als auch vielversprechend.“

Gagliardis wissenschaftliche Karriere begann im Jahr 2002, als sie Assistenzprofessorin für Chemie an der Universität wurde Universität von Palermo. Von dort aus arbeitete sie an verschiedenen anderen Universitäten, bis Gagliardi 2020 an die University of Chicago kam. Im Laufe ihrer Karriere erhielt sie verschiedene Auszeichnungen, darunter den Linus-Pauling-Medaille in 2023, die Peter-Debye-Preis in Physikalischer Chemie der American Chemical Society im Jahr 2020 Humboldt-Forschungspreis, und für Bourke-Award der Royal Society of Chemistry. „Ich bin Chemikerin und meine Leidenschaft für das Verständnis der Feinheiten der Funktionsweise von Materie, insbesondere auf atomarer Ebene, stammt aus meiner Zeit als Chemiestudentin“, erklärte sie. „Als ich zum ersten Mal mit der Quantenmechanik in Berührung kam und erkannte, dass die zugrunde liegenden Erklärungen auf der Ebene von Molekülen und Atomen den Gesetzen der Quantenmechanik unterliegen, verliebte ich mich wirklich in das Fachgebiet. Wenn man makroskopische Phänomene erforscht, können sie auch auf die Quantenwelt übertragen werden. Diese Leidenschaft besteht seit 25 Jahren und ich fühle mich wirklich privilegiert, dass meine Arbeit auch mein Hobby und meine Leidenschaft ist.“

Aufgrund ihrer Faszination für die Quantenchemie konzentrieren sich Gagliardi und ihr Forschungsteam an der University of Chicago auf die Durchführung von Quantenchemie Simulationen studieren Erneuerbare Energien. „Wir konzentrieren uns auf die Erforschung der effizienten Nutzung von Solarenergieressourcen und auf den Übergang von einer kohlenstoffbasierten Wirtschaft zu einer wasserstoffbasierten Wirtschaft. In einem weiteren sehr faszinierenden Projekt modellieren wir rechnerisch neuartige Materialien zur Wassergewinnung aus der Luft mit dem Ziel, die gesamte Menschheit mit sauberem Wasser zu versorgen. Diese Materialien sind wie Schwämme. In den Computersimulationen analysieren wir Veränderungen in ihrer chemischen Zusammensetzung, um die Aufnahme und Abgabe von Wasser effizienter zu gestalten. Wir entwickeln auch Schwämme mit einem größeren Innenvolumen, um mehr Wassermoleküle aufzunehmen. Diese Computersimulationen basieren auf den Gesetzen der Quantenmechanik, in Kombination auch mit der klassischen Mechanik. Wir nutzen auch künstliche Intelligenz, um diese Entdeckungen effizienter voranzutreiben. Was für den Erfolg unserer Forschung unabdingbar ist, ist die Zusammenarbeit mit den Experimentatoren, die unsere rechnerischen Vorhersagen testen, indem sie unsere berechneten Arten in ihrem Labor herstellen.“ Gagliardi hat auch chemische Systeme als potenzielle Qubits für die nächste Generation von Quantencomputern vorhergesagt. „Diese Forschung steht noch am Anfang, aber das Potenzial dieses Bereichs ist sehr spannend“

Als Professor an der University of Chicago und führend auf dem Gebiet der Quantenchemie setzt sich Gagliardi intensiv für die Förderung der Inklusion im wissenschaftlichen Bereich ein. „Die Geschlechterverteilung in MINT-Bereichen, insbesondere in Führungspositionen, ist weiterhin mit Ungleichheiten konfrontiert“, erklärte sie. „Der Unterrepräsentation von Frauen in den MINT-Fächern sollte begegnet werden, indem sichergestellt wird, dass Frauen auf ihrem akademischen und beruflichen Weg nicht isoliert werden. Es ist wichtig, ein unterstützendes Umfeld zu schaffen, in dem sich Frauen als Teil kollaborativer Teams entfalten können.“ Um Isolation zu vermeiden, fördert Dr. Gagliardi den Aufbau von Netzwerken bestehend aus Vorbildern und Mentoren. „Solche Netzwerke können jungen Frauen, die eine Karriere in Wissenschaft und Technik anstreben, wertvolle Orientierung und Inspiration bieten. Die Präsenz von Frauen in Führungspositionen wirkt stärkend und zeigt der jüngeren Generation, dass ihre Ziele erreichbar und würdig sind.“

Kenna Hughes-Castleberry ist Mitarbeiterin bei Inside Quantum Technology und Science Communicator bei JILA (eine Partnerschaft zwischen der University of Colorado Boulder und NIST). Zu ihren Schreibthemen gehören Deep Tech, Quantencomputing und KI. Ihre Arbeit wurde in Scientific American, Discover Magazine, Ars Technica und anderen vorgestellt.