12.04.2017 | Magazin:

The light tamer Focus on research: "QuantumFrontiers"

(See german Version below)

Stefanie Kroker was a little surprised when she received the job offer. It was only her first job application after earning a doctorate in physics. “But I was very happy that it worked out right away”, she proclaims. Since April 2016, the 32-year-old junior professor has been leading the Metrology for Functional Nanosystems junior research group at LENA, the joint research centre of TU Braunschweig and the National Metrology Institute of Germany (PTB).

Until the research centre’s new building is completed, she will be working on PTB premises. On the desk in her office: papers, notebooks, mobile phone and coffee mug – creative chaos, she admits with a laugh. On the wall is a panoramic shot of her hometown Jena, a gift from her colleagues. At the moment, her team comprises a half-dozen doctoral candidates and students. The working group is still being set up.

High precision using everyday material

Junior professor Stefanie Kroker is leading the Metrology for Functional Nanosystems junior research group at LENA, the joint research centre of TU Braunschweig and the National Metrology Institute of Germany (PTB). Credit: Andrea Hoferichter/TU Braunschweig

Junior professor Stefanie Kroker is leading the Metrology for Functional Nanosystems junior research group at LENA, the joint research centre of TU Braunschweig and the National Metrology Institute of Germany (PTB). Credit: Andrea Hoferichter/TU Braunschweig

Kroker’s topic: highly accurate measurements using light and structures on a millionth-millimetre scale. In the future, this could simplify the detection of air-borne pollutants and cancer cells, and improve the accuracy of laser measurement technologies. “We focus on materials that are readily available and inexpensive, such as silicon”, the physicist says. That semiconductor can for example be found in sand and has been the basic building block of microchips and solar cells for several decades now. Kroker and her team want to investigate how this everyday material will react to light when it is only nanometres in size. “Not much is known about this so far”, she explains.

A counterbalance to the research work

The young professor spends two days a week at TU Braunschweig, giving lectures and attending to her students. “I like being in the lecture hall”, she comments, stressing that she finds it important to make a contribution to well-educated scientists. The days spent at the university provide a good counterbalance to her research work. “I find that focussing completely on the students keeps me grounded.”

Behind this door will be the laser lab where Stefanie Kroker can conduct highly accurate measurements using light and structures on a millionth-millimetre scale. Credit: Andrea Hoferichter/TU Braunschweig

Behind this door will be the laser lab where Stefanie Kroker can conduct highly accurate measurements using light and structures on a millionth-millimetre scale. Credit: Andrea Hoferichter/TU Braunschweig

Stefanie Kroker sees herself as a professor with a bridging function. She wants to deepen the close cooperation between TU Braunschweig and PTB even further. She is also strengthening TU Braunschweig’s ties to Leibniz Universität Hannover, where she earned a doctorate for her work with colleagues on developing optical sensors that successfully measured gravitational waves in early 2016. This marked a milestone in the history of science, the confirmation of Einstein’s theory of relativity and a key to completely new insights into cosmic events.

Apparently, it is not obligatory to be a physics “nerd” from a very early age to have a career like Kroker’s. “I was in eighth or ninth grade when I realised I was really interested in scientific questions”, she recounts. And she has other interests in life besides science, including travel. Her favourite destination is Italy, more specifically the region around Naples. She even taught herself Italian as a teenager.

She also likes to play the accordion, the bass guitar, and the piano. Has she joined one of the big bands at PTB or TU Braunschweig? “Well, yes, I’ve heard about them”, the researcher laughs, “but that will have to wait. At the moment, I am much too busy.”

Text: Andrea Hoferichter


Die Lichtbändigerin

Ein bisschen überrascht war Stefanie Kroker schon, als die Stellenzusage kam. Schließlich war es ihre erste Bewerbung nach Physikstudium und Promotion. „Ich habe mich aber sehr gefreut, dass es gleich auf Anhieb geklappt hat “, sagt sie. Seit April 2016 ist die 32-Jährige Juniorprofessorin Leiterin der Nachwuchsgruppe „Metrologie für funktionale Nanosysteme“ am Forschungszentrum LENA der Technischen Universität Braunschweig und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB).

Bis der Neubau des Forschungszentrums fertig ist, arbeitet sie von der PTB aus. Auf dem Schreibtisch in ihrem Büro: Papiere, Notizbücher, Handy und Kaffeetasse. Es herrscht „kreatives Chaos“, wie sie lachend zugibt. An der Wand hängt ein Panoramafoto von ihrer Heimatstadt Jena, ein Geschenk von Kollegen. Zu ihrem Team zählen zurzeit etwa eine Handvoll Doktorandinnen, Doktoranden und Studierende. Die Arbeitsgruppe ist gerade im Aufbau.

Hochpräzision mit Allerweltsmaterial

Aber auch die Forschungsarbeit kommt nicht zu kurz. Krokers Thema: supergenaues Messen mit Licht und Strukturen im Millionstel-Millimeter-Maßstab. Damit könnten in Zukunft unter anderem Luftschadstoffe oder Krebszellen leichter detektiert und Lasermesstechnik genauer werden. „Wir setzen dabei auf Materialien, die gut verfügbar und nicht teuer sind, zum Beispiel Silizium“, berichtet die Physikerin. Der Halbleiter steckt unter anderem in Sand und ist schon seit Jahrzehnten die Basis von Mikrochips und Solarzellen. Wie das Allerweltsmaterial auf Licht reagiert, wenn es nanometerklein ist, will Krokers Team jetzt genauer untersuchen. „Das ist heute noch weitgehend unbekannt“, sagt sie.

„Der Hörsaal erdet mich“

Zwei Tage pro Woche verbringt die junge Professorin an der TU Braunschweig, hält Vorlesungen und betreut ihre Studierenden. „Ich bin gerne im Hörsaal“, betont sie. Es sei wichtig, einen Beitrag für gut ausgebildete Forscherinnen und Forscher zu leisten. Außerdem seien die Tage an der Uni ein guter Ausgleich. „Mich komplett auf die Studierenden zu konzentrieren, erdet mich regelrecht.“

Stefanie Kroker sieht sich als Professorin mit „Brückenfunktion“. Sie will die enge Zusammenarbeit von TU Braunschweig und PTB noch vertiefen. Und sie stärkt die Bindungen zur Leibniz-Universität Hannover. Dort hat sie als Doktorandin mit Fachkollegen optische Sensoren entwickelt, mit denen Anfang 2016 erstmals Gravitationswellen gemessen werden konnten. Es war ein Meilenstein in der Wissenschaftsgeschichte, die Bestätigung für Einsteins Relativitätstheorie und der Schlüssel für ganz neue Einblicke ins kosmische Geschehen.

Offenbar muss man für eine solche Karriere kein Nerd“ sein, der schon im Grundschulalter erste Radios zusammenlötet. „Mir wurde erst in der achten, neunten Klasse bewusst, dass mich wissenschaftliche Fragen besonders interessieren“, erzählt Stefanie Kroker. Und sie hat weitere Interessen, reist zum Beispiel gerne nach Italien, in die Gegend um Neapel. Die italienische Sprache hat sie sich als Teenager selber beigebracht.

Außerdem macht die Physikerin gerne Musik, spielt Akkordeon, Bassgitarre und seit vier Jahren auch Klavier. Ob sie schon bei einer der Bigbands von PTB und TU angeheuert habe? „Ja, ich habe gehört, dass es hier so etwas gibt“, sagt die Forscherin und lacht. „Aber das muss noch ein bisschen warten. Gerade fehlt mir einfach die Zeit dafür.“

Text: Andrea Hoferichter