Das maßgebliche Ziel der modernen Elektronik ist es, Nanostrukturen aus einzelnen Atomen aufzubauen, die Funktionen – etwa Dioden, Transistoren, Schalter und magnetische Bits – in elektronischen Schaltkreisen und Speichermedien ausüben. Die jeweilige Funktion zu kontrollieren, ist jedoch noch eine große Herausforderung, da kleinste Änderungen in der Umgebung der Atome deren Eigenschaften stark verändern können.

Im Rahmen ihres ERC-Projekts wird Katharina Franke mit ihrem Team Modellsysteme von wenigen Atomen auf atomar sauberen Oberflächen unter Ultrahochvakuum aufbauen und sie bei einer Tieftemperatur von –268 °C mittels Rastertunnelmikroskopie abbilden und elektronisch untersuchen. Im Fokus stehen dabei magnetische Atome, also Atome, die durch die Ausrichtung ihres sogenannten Spins (vorstellbar als kleinste Magnetnadel) eine einstellbare Information besitzen. Diese werden auf einen Supraleiter aufgebracht. Supraleiter sind perfekte Leiter, in denen der Strom nicht durch Elektronen transportiert wird, sondern durch Paare dieser Teilchen, die Cooper-Paare. Die Wechselwirkung der magnetischen Atome mit diesen gepaarten Teilchen verspricht neuartige Möglichkeiten der Kontrolle magnetischer Information. Neben Antworten auf fundamentale physikalische Fragestellungen wie das komplexe Bild von Wechselwirkungen auf der atomaren Skala versprechen die Resultate neue Wege hin zur Verwirklichung von Elektronik aus einzelnen Atomen.

Katharina Franke studierte Physik in Kiel und schloss ihr Studium an der Pennsylvania State University ab. 2003 promovierte sie an der Freien Universität Berlin. Nach einem Aufenthalt als Postdoktorandin- in Lausanne war sie zunächst wissenschaftliche Mitarbeiterin und Juniorprofessorin an der Freien Universität Berlin. Seit 2012 ist Katharina Franke dort Professorin für Experimentalphysik.