Graben an der Oberfläche

Chiara Gattinonis Welt besteht aus digitalen Daten. Die Materialwissenschaftlerin beschreibt am Computer Eigenschaften von Dingen, die uns tagt?glich umgeben. ?Selbst ¨¹ber Vertrautes wie Wasser oder weit verbreitete Werkstoffe wie Schmiermittel wissen wir so gut wie nichts?, schildert die 33-j?hrige ihre Faszination f¨¹r ihre Forschung. ?Uns ist zwar bekannt, dass Schmiermittel funktionieren, aber nicht wie und warum. Genauso wissen wir, dass aus Wasser Eis wird, aber wir verstehen nur sehr wenig davon, wie sich Wasser strukturell in Eis verwandelt.?

Ihr Ziel ist es daher, Werkstoffe und Materialien besser zu verstehen und ihre Funktionsweise zu ergr¨¹nden. Seit September 2016 forscht Chiara Gattinoni als Postdoktorandin an der ETH-Professur f¨¹r Materialtheorie unter der Leitung von Nicola Spaldin. Hier besch?ftigt sie sich mit der Oberfl?chenbeschaffenheit von Bismuth-Ferrit, einem der vielversprechendsten der von Spaldin entdeckten Multiferroika.

Multiferroika vereinen in sich so verschiedene Eigenschaften wie Magnetismus und Ferroelektrizit?t und k?nnten k¨¹nftig zum Beispiel in Computerspeichern eingesetzt werden. Im Oktober 2017 erhielt Gattinoni f¨¹r ihre Arbeit einen Marie Sklodowska-Curie Fellowship, mit der die Europ?ische Union internationale und sektor¨¹bergreifende Forschungen von Wissenschaftlern unterst¨¹tzt, die ihre Arbeit in einem anderen Land fortsetzen m?chten. ?Nicola Spaldin hat mich sehr unterst¨¹tzt und ich konnte schon vor der Zusage f¨¹r den Grant bei ihr anfangen.?

Das Besondere an Oberfl?che von Materialien

?An der Oberfl?che st?sst ein Material auf ein anderes, was h?ufig zu chemischen Reaktionen und Ver?nderungen auf molekularer Ebene f¨¹hrt?, erl?utert die Wissenschaftlerin. Um diese Ver?nderungen genau abzubilden, gibt sie am Computer die Eigenschaften der Materialien und Parameter des jeweiligen Experiments ein und simuliert, wie die Materialien miteinander wechselwirken k?nnten. Als Basis f¨¹r ihre Berechnungen dienen der Wissenschaftlerin Gesetzm?ssigkeiten der Quantenmechanik.

?Der Vorteil computergest¨¹tzter Materialwissenschaften besteht darin, dass wir selbst Reaktionen auf Nanoebene erfassen und beschreiben k?nnen. Zudem ist sie oft kosteng¨¹nstiger als ein Experiment im Labor?, sagt Gattinoni. Dennoch kann selbst am Computer ein einzelner Rechenprozess viele Stunden bis hin zu Tagen dauern. Deuten ihre Berechnungen auf neue wissenschaftliche Erkenntnisse hin, ¨¹berpr¨¹ft sie diese in Zusammenarbeit mit Kollegen, die das Experiment tats?chlich im Labor durchf¨¹hren.

Umzug nach Z¨¹rich

Gattinoni kam vor eineinhalb Jahren gemeinsam mit ihrem Mann und der heute zwei Jahre alten Tochter Olivia nach Z¨¹rich. Ihr Mann, Philip Howes, ist ebenfalls ein Marie Sklodowska-Curie Fellow und an der ETH Z¨¹rich an der Professur f¨¹r Biochemisches Engineering t?tig. Damit beide wissenschaftlich arbeiten k?nnen, ist ihre Tochter tags¨¹ber in der Krippe auf dem H?nggerberg. Allerdings nur an vier Tagen. ?Ich wollte zun?chst voll arbeiten, doch m?chte ich auch die Kindheit meiner Tochter nicht verpassen?, erz?hlt Gattinoni, die ihr Pensum daher auf 80 Prozent reduzierte.

Die Wissenschaftlerin und ihr Mann kennen sich schon viele Jahre. ?Wir haben uns beim Physikstudium in London kennengelernt?, erz?hlt sie. Englands lebendige Hauptstadt geh?rt zu den Lieblingsst?dten der geb¨¹rtigen Italienerin, die mit 18 Jahren nach Abschluss ihrer Schule von Mailand dorthin zog. Ihre Eltern und ihr j¨¹ngerer Bruder waren bereits ein Jahr zuvor in die N?he von London gezogen, da der Vater dort eine Stelle als Ingenieur f¨¹r eine Helikopterfirma erhalten hatte.

Vom B¨¹cherwurm zur Materialwissenschaftlerin

Urspr¨¹nglich sah es nicht so aus, als w¨¹rde die junge Chiara Gattinoni jemals Physik studieren. In Mailand besuchte sie eine humanistische Schule mit Schwerpunkt auf den klassischen Sprachen. Gattinoni beschreibt sich als recht versponnenes Kind, das seine Nase am liebsten in B¨¹cher steckte. Dass sie sich f¨¹r Physik entschied, verdankt sie ihrer Physiklehrerin. ?Sie hat mich ermutigt und meine Begeisterung f¨¹r Naturwissenschaften geweckt?, sagt Gattinoni.

In ihrem Leben h?tten immer wieder einzelne Menschen eine wichtige Rolle bei ihren Entscheidungen gespielt. So geht ihr Schritt weg von der Physik hin zur Materialwissenschaft auf Gattinonis Physikprofessor Alessandro De Vita am King¡¯s College in London zur¨¹ck. ?Er hat viele materialwissenschaftliche Themen behandelt, und ich habe entdeckt, dass selbst scheinbar langweilige Materialien hochspannend werden, sobald man sich genauer mit ihnen auseinandersetzt?.

Zurzeit hat Gattinoni erst vage Pl?ne f¨¹r ihre Zukunft. ?Ich kann mir genauso eine T?tigkeit in der Forschung wie in der Industrie vorstellen?, sagt sie. Von 2010 bis 2012 hatte sie als Softwarespezialistin f¨¹r einen Londoner Finanzdienstleister gearbeitet und damit erste Erfahrungen ausserhalb der akademischen Welt gesammelt. ?Wichtig ist f¨¹r mich die Anwendbarkeit meiner Forschung?, betont Gattinoni. ?Ich bin ein pragmatischer Mensch und m?chte, dass meine Arbeit praktisch genutzt werden kann?. Bis ihr Fellowship 2020 ausl?uft, m?chte sie zun?chst neben der Forschung die Zeit mit ihrem Mann und ihrer Tochter geniessen und bei Wanderungen die Schweizer Berge entdecken. ?Die n?chsten Schritte werden sich dann ergeben?, sagt sie.