Robert Bittl ist Experimentalphysiker und Experte für Elektronenparamagnetische-Resonanzspektro­skopie (EPR) und Spindynamik in der Biophysik sowie für Materialien zur Lichtenergie-Konversion. Promoviert hat der Forscher in Theoretischer Physik an der TU München, war als Postdoktorand unter anderem an der University of Illinois (USA) und der Universität Stuttgart. An der Technischen Universität Berlin hat er sich in Physikalischer Chemie habilitiert. Seit 2001 ist er Professor für Experimentalphysik an der Freien Universität Berlin.

In dem vom Europäischen Forschungsrat geförderten Projekt geht es um die sogenannte Chiralität (Händigkeit). Das ist eine Eigenschaft, die sowohl in der Physik als auch in der Chemie von großer Bedeutung ist. Elementarteilchen wie Photonen, aber auch wichtige Bausteine des Lebens - Aminosäuren (Bausteine der Proteine) und Nukleinsäuren (Bausteine der Erbinformation) - und viele andere Moleküle sind chiral, wobei in der Natur oft nur eine Händigkeit auftaucht. „In jüngerer Zeit wurde beobachtet, dass der Transport von Elektronen durch chirale Moleküle zwischen zwei Elektroden zu einer deutlichen Vorzugsrichtung des Elektronen-Eigendrehimpulses (Spin) bezüglich der Transportrichtung führt. Da der Effekt sogar bei Raumtemperatur auftritt, ist er für Anwendungen besonders interessant“, erklärt der Physiker. Dieser Spinpolarisations-Effekt wird chiralitätsinduzierte Spinselektivität (Chirality-Induced Spin Selectivity – CISS) genannt. Die damit erzielbare Spinpolarisation lässt sich zum Beispiel zur Initialisierung von Quantenbits nutzen. Das langfristige Ziel des Forschungsprojekts CASTLe ist die Verwandlung des CISS-Effekts von einem noch nicht vollständig verstandenen Phänomen zu einer Plattform für Anwendungen in der Quanten-Technologie, beispielsweise Quantenrechnern und Quantensensoren.

Das auf sechs Jahre angelegte Forschungsprojekt soll im Frühjahr 2023 starten. Neben Robert Bittl von der Freien Universität Berlin sind beteiligt die italienische Chemikerin Roberta Sessoli von der Università degli studi di Firenze (Italien), der amerikanische chemische Physiker Michael R. Wasielewski von der Northwestern University (Illinois, USA) und der italienische Physiker Stefano Caretta von der Università degli studi di Parma (Italien) als Projektleiter. Eine enge Zusammenarbeit gibt es zudem mit dem israelischen Physiker Ron Naaman vom Weizmann Institute of Science (Rehovot, Israel), dem Pionier des CISS-Effekts. An der Freien Universität Berlin werden in der Arbeitsgruppe von Robert Bittl drei weitere wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am CASTLe-Projekt forschen.

Mit ERC Synergy Grants werden Teams von zwei bis vier vielversprechenden Forschenden gefördert. Die Projekte sollen zur Erforschung von Phänomenen an den Schnittstellen zwischen verschiedenen etablierten Disziplinen dienen und zu substantiellen Fortschritten an den Grenzen des Wissens führen. Dazu gehören die Entwicklung neuer Methoden und Techniken sowie ungewöhnliche Herangehensweisen. Die Fragestellungen sollen nur durch enge Zusammenarbeit der beteiligten Forscherinnen und Forscher zu beantworten sein.

An der Freien Universität Berlin werden in der Arbeitsgruppe Bittl die Methoden der EPR-Spektroskopie auf Fragestellungen aus der medizinischen Physik über die molekulare Biophysik bis hin zur Festkörperphysik angewandt. Dabei geht es einerseits um Einblicke in die Funktionsweise von Solarzellen auf mikroskopischer Ebene, andererseits um das molekulare Verständnis der Prinzipien, die zur Funktionalität von Biomolekülen führen. Dazu werden durch ungepaarte Elektronen hervorgerufene paramagnetische Zentren in den verschiedenen Proben untersucht.