Impulses for knowledge

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Dr.-Ing. Bilen Emek Abali

Dr.-Ing. Bilen Emek Abali 

Technische Universität Berlin
Institut für Mechanik
Fachgebiet Kontinuumsmechanik und Materialtheorie

(Physikalische Ingenieurwissenschaft)

Multiphysikalische Simulation der Li-Ion Akkus

Laptops, Smartphones und elektrische Autos sind Beispiele, in denen Li-Ion Akkus benutzt werden, welche Energie speichern und Strom zuführen. Dabei werden die Akkus aufgeladen und entladen. Dieser Prozess ist irreversibel, anders ausgedrückt, es gibt eine bleibende Veränderung im Akku. Wir wissen aus Erfahrung, dass die Akkus mit der Zeit ihre Leistung verlieren. Die sogenannte Degradierung der Akku-Zelle erfordert eine Analyse, die die Kopplung der Mechanik, der Thermodynamik und des Elektromagnetismus bei chemischen Reaktionen in der Zelle während des Ladevorgangs berücksichtigt. Das Projekt erzielt die kontinuumsmechanische Formulierung dieses multiphysikalischen Prozesses so wie dessen erfolgreiche Simulation. Somit kann der Vorgang vollständig beschrieben und durch geschickte Anpassung der Materialien in einer rechnergestützten Umgebung mit relativ geringen Kosten optimiert werden.

 

Jun.-Prof. Dr. Birgitta Bernhardt

Jun.-Prof. Dr. Birgitta Bernhardt

(Physik: Laserspektroskopie)
Institut für angewandte Physik, Friedrich-Schiller-Universität Jena
„Dualkammspektroskopie im sichtbaren und nah-ultravioletten Spektralbereich"

Nachdem die Erfindung optischer Frequenzkämme die Präzisionsspektroskopie revolutionieren konnte und 2005 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde, erweitern die stabilisierten Kurzpulslaser fortwährend ihre Anwendungsbereiche. Ein Beispiel ist die vielseitig einsetzbare Dualkammspektroskopie, die ähnlich wie bei der Fouriertransformspektroskopie die Messung extrem breitbandiger Absorptionsspektren ermöglicht, nur mit millionenfach kürzeren Messdauern und unerreichten relativen spektralen Auflösungen von bis zu 10-9. Eines von Birgitta Bernhardts Hauptforschungszielen ist es, die junge Spektroskopiemethode bis in den hochenergetischen Extrem-Ultraviolettbereich (XUV) weiterzuentwickeln. Durch die Förderung der Daimler und Benz Stiftung wird der große Sprung in den wenig erforschten XUV Bereich schrittweise mit Hilfe eines neuen Dualkammspektrometers im Sichtbaren und - erstmals - im Nahen Ultraviolett gemeistert. Damit werden zum Beispiel Untersuchungen an Atomen und Molekülen astrophysikalischer und geowissenschaftlicher Relevanz mit noch nie dagewesener spektraler Auflösung möglich.

 

Dr. Dr. med. Lena-Christin Conradi

Dr. Dr. med. Lena-Christin Conradi

(Medizin: Viszeralchirurgie)
Klinik für Allgemein-, Viszeral- und Kinderchirurgie,
Universitätsmedizin Göttingen, Georg-August-Universität Göttingen

„Metastasen des Kolorektalen Karzinoms – wie ihr Wachstumsmuster über Prognose und Therapieansprechen entscheidet. "

Das Kolorektale Karzinom ist inzwischen die zweithäufigste Tumorerkrankung und ist lebensbedrohlich wenn sich Absiedelungen, sogenannte Metastasen entwickeln. Das Wachstumsmuster solcher Metastasen kann sehr unterschiedlich sein. So gibt es welche die das Einsprossen neuer Blutgefäße begünstigen um sich mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen und solche, die vorbestehende Blutgefäße benutzen und diese gewissermaßen kooptieren. Dies hat Einfluss auf die Prognose des Patienten und das Ansprechen auf bestimmte Therapien. Das Forschungsziel von Lena-Christin Conradi ist es, die biologischen Grundlagen dieser unterschiedlichen Wachstumsmuster weiter zu entschlüsseln um neue Angriffsmöglichkeiten zu identifizieren.

Lena-Christin Conradi ist als clinician scientist sowohl als Ärztin in der Klinik für Allgemein- Viszeral- und Kinderchirugie der Universitätsmedizin Göttingen tätig und widmet sich darüber hinaus wissenschaftlichen Fragestellungen, die helfen neue Therapieoptionen für Patienten mit gastrointestinalen Tumoren zu entwickeln. Sie ist kürzlich von einem dreijährigen Forschungsaufenthalt an der KU Leuven, Belgien, wo sie den Stoffwechsel von Tumor-Blutgefäßzellen genauer untersucht hat, zurück gekehrt.

 

Dr. Stephan M. Hacker

Dr. Stephan M. Hacker

(Chemie: Chemische Biologie, Proteomik)
Technische Universität München, Nachwuchsgruppe im Bereich Organische Chemie/Biochemie
„Identifikation neuer Zielproteine für Antibiotika"

Bakterielle Infektionen entwickeln sich wieder zu einer schwerwiegenden Bedrohung für die menschliche Gesundheit. Die Hauptursache hierfür ist, dass Bakterien Resistenzmechanismen gegen alle klinisch relevanten Antibiotika entwickelt haben. Diese Entwicklung wird dadurch begünstigt, dass alle zugelassenen Antibiotika sehr wenige verschiedene Angriffspunkte in bakteriellen Zellen adressieren und somit eine Resistenz gegen ein Antibiotikum oft auch eine Resistenz gegen viele weitere zur Folge hat.

Die Arbeitsgruppe von Stephan Hacker beschäftigt sich damit, neue antibakterielle Zielproteine zu identifizieren. Zu diesem Zweck entwickelt sie neuartige Antibiotika mit einem kovalenten Wirkmechanismus sowie massenspektrometrische Methoden, um deren Zielproteine effizient bestimmen zu können. Auf diese Weise wird die Gruppe wichtige Beiträge dazu leisten, die Angriffspunkte für neue Generationen von Antibiotika zu identifizieren.

 

Dr. Dr. Hanjo Hamann (Foto: BerndBrundert.de)

Dr. Dr. Hanjo Hamann

(Jura: Vertragsrecht und empirische Rechtsforschung)
Max-Planck-Institut zur Erforschung von Gemeinschaftsgütern, Bonn

„Metriken des Rechts – Die Mietminderung als Testfall einer experimentellen Rechtsdemoskopie"

Juristen müssen oft den Preis von Rechtsgütern bestimmen, die nicht handelbar sind – man denke nur an Schmerzensgeld und Kindesunterhalt. Ein ähnliches, aber weniger bekanntes und wissenschaftlich kaum beleuchtetes Beispiel ist die sog. Mietminderung bei Wohnungsmängeln. Da mangelhafte Wohnungen auf dem Markt gar nicht angeboten werden, lässt sich ihr wirtschaftlicher Wert auch nicht am Marktpreis ablesen, um ihn mit der vereinbarten Miete zu vergleichen. Dennoch müssen deutsche Richter(innen) jedes Jahr geschätzte 10.000 Fälle dieser Art entscheiden. Da 99 % ihrer Urteile unveröffentlicht bleiben und vereinheitlichende Bundesrechtsprechung vom Gesetz nur selten vorgesehen ist, müssen sich die Richter(innen) jedes Mal neu auf ihr Bauchgefühl und ihre Intuition besinnen. Bei über 500 heute an Amtsgerichten für Mietrechtsstreitigkeiten zuständigen Personen entstehen dadurch Hunderte verschiedener Preismodelle – mit absehbaren Nachteilen für die Vorhersehbarkeit der Urteile und die Konsistenz des Mietrechts insgesamt. Führt man dagegen rechts-, sozial- und wirtschaftswissenschaftliche Methoden zusammen, lässt sich diesem Problem wissenschaftlich begegnen, eine Entscheidungshilfe für Richter und Rechtsuchende entwickeln – und ganz neu über Metriken im Recht nachdenken.

 

Jun.-Prof. Dr. Stephan Hohloch

Jun.-Prof. Dr. Stephan Hohloch

(Chemie: Anorganische Chemie)
Universität Paderborn, Fakultät für Naturwissenschaften, Department Chemie
„Lanthanid-basierter Einzelmolekülmagnetismus an der magischen Grenze von 77 Kelvin"

Einzelmolekülmagnete sind Moleküle, die sich wie kleine Stabmagnete verhalten. Da ihre Magnetisierbarkeit und deren Relaxation allein von den Eigenschaften der Moleküle abhängen, zeigen Einzelmolekülmagnete große Unterschiede zu konventionellen Magneten. In der Zukunft ist dies v.a. für die Entwicklung molekularer Speichermedien von Bedeutung.

Problematisch ist jedoch, dass dieses magnetische Verhalten erst bei sehr tiefen Temperaturen auftritt. Die Grenze liegt derzeit bei einer Temperatur von 60 Kelvin. Da solche Temperaturen nur mit Hilfe von flüssigem Helium erreichbar sind, ist es von fundamentalem Interesse Moleküle zu erschaffen, die bei höheren Temperaturen magnetisches Verhalten zeigen. Die Temperaturgrenze von 77 Kelvin steht besonders im Fokus, da diese mit flüssigem Stickstoff erreicht wird, was in Anbetracht der u.a. deutlich niedrigeren Kosten eine realistische Anwendbarkeit solcher Systeme in greifbare Nähe rückt.

Dr. Stephan Hohloch studierte Chemie an der Universität Stuttgart und der ETH Zürich und promovierte 2014 mit Auszeichnung an der Freien Universität Berlin. Nach einem zweijährigen Postdoktorat an der University of California, Berkeley und dem Lawrence Berkeley National Laboratory ist er seit 2017 als Juniorprofessor an der Universität Paderborn tätig.

 

Dr. Andrea Imle

Dr. Andrea Imle

(Biowissenschaften, Immunologie)
Universitätsklinikum Heidelberg, Department für Infektiologie, Integrative Virologie
„Wenn es eng wird: Wie T-Zellen durch Gewebe wandern"

T-Zellen wandern durch den menschlichen Körper um Krankheitserreger und Krebszellen zu bekämpfen. In den Organen begrenzt das Strukturprotein Kollagen, ob und wie schnell T-Zellen wandern können. Was macht nun eine T-Zelle wenn es eng wird? Bisher geht man davon aus, dass T-Zellen durch 3D-Kollagenstrukturen einzig durch die Verformung ihres Zellkörpers wandern. Das funktioniert jedoch nur bis zu einer minimalen Porengröße.

Dr. Andrea Imle ist wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Integrativen Virologie am Universitätsklinikum Heidelberg und erforscht wie T-Zellen mit der Zeit diese biophysikalische Grenze überwinden können, indem sie Kollagen durchlöchern. Dabei geht es sowohl um die biophysikalischen Voraussetzungen als auch um die genetischen Veränderungen mit denen sich T-Zellen an ihre Umgebung anpassen. Ein besseres Verständnis von Immunzellwanderung kann in Zukunft dazu beitragen neue Therapien gegen Krebs und Infektionen zu entwickeln.

 

Dr. Dominik M. Müller (© Mattes Angelus, Max-Planck-Institut für ethnologische Forschung)

Dr. Dominik M. Müller 

(Ethnologie, Politische Ethnologie)
Max-Planck-Institut für ethnologische Forschung
„Soziale Kategorisierung und die Aushandlung religiöser Staatsmacht in Südostasien"

In den Gesellschaften Südostasiens sind staatsreligiöse Akteure oft maßgeblich an sozialer Kategorisierung beteiligt, ebenso wie nichtstaatliche Akteure an der alltagsweltlichen Aushandlung der klassifikatorischen Macht des Staates gestaltend mitwirken. Hierbei diffundieren religionsbürokratische Schemata in die Gesellschaft und die Grenzen zwischen staatlichen und nichtstaatlichen Sphären verschwimmen. Gleichzeitig wird Religion folgenreich in die Sprache moderner Bürokratie und damit verbundener Technologien übersetzt. Das Projekt untersucht die Mikro-Politik staatlicher Einflussnahme auf religiöse Diskurse länder- und religionsübergreifend, mit besonderem Fokus auf damit verbundene soziale Veränderungen.

Dominik Müller ist Emmy Noether Gruppenleiter am Max Planck Institut für ethnologische Forschung. Er promovierte am Exzellenzcluster „Normative Ordnungen" in Frankfurt, wo er auch Postdoktorand war, und absolvierte Gastaufenthalte in Stanford, Oxford, Brunei, Singapur und Harvard.

 

Dr. Philipp Preiß

Dr. Philipp Preiß

(Physik, Quantenoptik)
Universität Heidelberg, Physikalisches Institut
„Quanten-Hall-Zustände unter dem Mikroskop"

Philipp Preiß erforscht quantenmechanische Ordnung in Systemen ultrakalter Atome. Nach seiner Promotion an der Harvard University arbeiter er nun als Postdoc in der Gruppe Ultrakalte Quantengase der Universität Heidelberg. Im Rahmen des Projektes Quantum Hall Effect in Mesoscopic Fermi Systems möchte er besondere Quantenzustände mit topologischer Ordnung untersuchen. Das Zusammenspiel von Wechselwirkungen und starken Magnetfeldern erzeugt dabei interessante Eigenschaften wie makroskopische Quantisierung und fraktionierte Anregungen. Die besondere Stärke kalter Atome ist, dass sich viele Parameter, zum Beispiel die Wechselwirkung zwischen den Atomen, experimentell einstellen lassen. Dadurch ergeben sich ganz neue Möglichkeiten, die zum Teil grundsätzlich nicht verstandenen Eigenschaften der Quanten-Hall Zustände zu erforschen. Ziel dieses Projektes ist, in rotierenden optischen Fallen topologische Zustände herzustellen und diese durch die Abbildung einzelner Atome direkt zu untersuchen.

 

Dr. Isabel Marie-Luise Saur

Dr. Isabel Marie-Luise Saur

(Agrarwissenschaft)
Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung, Köln
„Targeting of host proteins by unrelated pathogen effectors and their surveillance by allelic immune receptors"

Die Kultivierung von Getreide wird durch zerstörerische Pilzerkrankungen bedroht, darunter auch der Mehltau von Gerste (verursacht durch den Pilz Blumeria graminis forma specialis hordei, Bgh). Die Krankheit führen zu einer signifikanten Korngewichtsreduktion und damit zu wirtschaftlichen Verlusten. Pathogene wie Bgh, unterdrücken das Immunsystem des Wirtes durch so genannte Effektoren, was letztlich zum Ausbruch der Pilzkrankheiten und der Ausbreitung des Erregers führt.

Wir konnten kürzlich einige der Bgh-Effektoren isolieren. Diese Entdeckung erlaubt nun die Identifizierung des Mechanismus, mit dem Pilz-Effektoren das Wirtsimmunsystem unterdrücken und die Krankheiten in erster Linie verursachen. Als erster Schritt in diese Richtung, wird in diesem Projekt eine neuartige hochempfindliche Technik verwendet, welche die Ziel-Moleküle der Bgh-Effektoren in dem Gerstewirt durch „proximity dependent protein labelling" biochemisch identifiziert.
Lanzfristig werden die wissenschaftlichen Ergebnisse unsere Fähigkeit erweitern, Erntekrankheiten rational, vorhersehbar und nachhaltig zu bekämpfen.

 

Dr.-Ing. Anne-Marie Schreyer

Dr.-Ing. Anne-Marie Schreyer

(Ingenieurwissenschaft, Maschinenbau)
RWTH Aachen, Lehrstuhl für Strömungslehre und Aerodynamisches Institut
„Mit Strömungsbeeinflussung zu luftatmenden Antrieben für neuartige Raumtransportkonzepte"

(in Kooperation mit der Reinhard Frank-Stiftung)

Strömungsablösung verschlechtert das aerodynamische Verhalten zahlreicher Luft- und Raumtransportsysteme, vom modernen Passagierflugzeug bis zur Trägerrakete für den Transport von Satelliten ins All. Verdichtungsstöße führen zur Ablösung der Strömung von der Oberfläche und induzieren dadurch Instabilitäten und erhöhten Widerstand. Die Gruppe um Anne-Marie Schreyer untersucht und entwirft Luftstrahl-Wirbelgeneratoren-Arrays zur Kontrolle solcher Ablösungen. Eingebrachte Längswirbel erhöhen den Energieaustausch und stabilisieren so die oberflächennahe Strömung. Das gewonnene Verständnis für die Vorgänge in diesen Strömungen ermöglicht effektive und effiziente Beeinflussung. Experimentelle Untersuchungen im Hyperschall erweitern den Einsatzbereich der Methode und schaffen so Grundlagen zur Entwicklung luftatmender Antriebe für alternative Raumtransportkonzepte und bezahlbaren Zugang zum Weltraum.

Anne-Marie Schreyer wurde an der Universität Stuttgart promoviert und forschte an der Princeton University und der Aix-Marseille Université. Seit 2017 leitet sie ihre Emmy Noether Nachwuchsgruppe am Aerodynamischen Institut der RWTH Aachen.

 

 

Dr. Nadja Tschentscher

Dr. Nadja Tschentscher

(Life sciences, Cognitive Neuroscience)
LMU München, Department Psychologie
„Die neuronalen Grundlagen menschlicher fluider Intelligenz"

Fluide Intelligenz beschreibt die menschliche Fähigkeit, neues Wissen adäquat in unterschiedlichen Problemkontexten anzuwenden. Diese Form der Intelligenz steht in engem Zusammenhang mit beruflichem Erfolg und der Lebenserwartung. Die neuronalen Mechanismen interindividueller Unterschiede in fluider Intelligenz sind jedoch bisher wenig erforscht.
Nadja Tschentscher arbeitet als Marie Skłodowska-Curie Fellow am Lehrstuhl für Biologische Psychologie der Ludwig-Maximilians-Universität in München und kombiniert nicht-invasive Neurostimulation (TMS) mit Elektroenzephalographie und Magnetresonanztomographie um den direkten Einfluss spezifischer Hirnregionen auf fluide Intelligenz zu untersuchen. Das Ziel ist die Entwicklung eines detaillierten neuro-kognitiven Modells fluider Intelligenz, welches informativ ist für therapeutische Anwendungen im Bereich der Neurorehabilitation und für neuro-computationale Ansätze an der Schnittstelle zwischen menschlicher und künstlicher Intelligenz.

 

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Postdoctoral Scholarships

Every year, the Daimler and Benz Foundation awards ten scholarships to exceptional postdoctoral students, assistant professors, and young managers of new research projects. Our goal is to support the autonomy and creativity of our next generation of academics and to help committed researchers as they begin their postdoctoral academic careers. The recipients receive scholarships of €20,000 a year for two years to finance research assistants, technical equipment, research trips and attendance at conferences. By hosting gatherings for the steadily increasing network of scholarship recipients in Ladenburg, the Daimler and Benz Foundation also provides a forum for the exchange of interdisciplinary ideas.