Wie wächst ein Keim? - Strukturbildung bei Schneeflocken, Ölförderung, Metallurgie und Bakterienkolonien

Die Natur erfreut uns mit einer Vielfalt von Formen und Mustern, von Eisblumen und Schneeflocken über bizarre Gesteinsformationen bis zu Wolkentürmen. Das wunderbare Wechselspiel von Ordnung und Chaos, von kompakten und fraktalen Strukturen, lässt sich erstaunlicherweise aus einheitlichen Konzepten erklären und jeweils auf wenige Grundregeln zurückführen. Was haben nun etwa Schneeflocken und Bakterienkolonien gemeinsam? In beiden Fällen beginnt das Wachstum mit einem ersten Keim, einem angeflogenen Bakterium oder einem winzigen Kriställchen, dem sprichwörtlichen "Kristallisationskeim", welcher durch thermische Fluktuationen aus unterkühltem Wasserdampf entsteht. Die dann folgende dynamische Entwicklung der vielfältigen Formen erfolgt unter Anlieferung von Nahrung, Zuführung von Feuchte oder Ableitung von Wärme. Es ergibt sich hieraus eine Vielfalt von Formen und Mustern, von kompakten und fraktalen Strukturen, ein wunderbares Wechselspiel von Ordnung und Chaos. Erstaunlicherweise lassen diese unterschiedlichen Prozesse sich mit einer einheitlichen Theorie zusammenfassen, basierend auf nur wenigen Ausgangsgrößen. Die Ergebnisse der in den letzten Jahren hierzu entwickelten physikalischen Theorie zur Selbstorganisation und Strukturbildung an Grenzflächen haben Auswirkungen im Gießereiwesen, bei der Ölförderung, der Chipherstellung und in der Verfahrenstechnik.

Heiner Müller-Krumbhaar: Physik-Studium, Diplom (1970) und Promotion (Dr. rer. nat.) an der TU München, Theoretische Physik (1973); Postdoktorandenaufenthalte: IBM-Forschungslabor Zürich, Institut für Festkörperforschung Jülich, Carnegie-Mellon University Pittsburgh, USA; Habilitation an der Universität Köln, Theoretische Physik (1977); Professor für Ttheoretische Physik an der TU Hannover (1978); Lehrstuhl für Theoretische Physik an der RWTH-Aachen und Direktor des Instituts "Theorie III" am Institut für Festkörperforschung, Forschungszentrum Jülich (seit 1981). Walter-Schottky Preis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) (1979); Sprecher des FDachverbandes "Dynamik und Statistische Physik" der DPG (1997-2000), Sprecher des Arbeitskreises Schulphysik der Hochschulen von NRW (seit 1998), Mitglied des Vorstandsrats der DPG (2000), Editor-in-Chief für Europhysics Letters (2001-2003), Mitglied des Vorstands der DPG (2001-2002), Verdienstkreuz am Bande des Verdienstordens der Bundesrepublik Deutschland (2002), Sprecher des Forschungsprogramms "Kondensierte Materie" der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungseinrichtungen (seit 2003), Gastprofessuren in Europa, Nord- und Südamerika und Asien. Forschungsschwerpunkt: Theoretische Physik (Statistische Physik).
Seit 2002 ist Heiner Müller-Krumbhaar Mitglied der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina (Sektion Physik).

Kontaktadresse: Prof. Dr. Heiner Müller-Krumbhaar, Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Festkörperforschung, D-52425 Jülich