Impulse für Wissen

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Assistant-Prof. Dr. Matthias J. Feige

(Biowissenschaft: Biochemie, Zellbiologie)
Technische Universität München, Institute for Advanced Study
„Molekulare Mechanismen der Interleukin-Qualitätskontrolle: Grundlagen und therapeutische Anwendungen"

Unser Immunsystem muss schnell und sicher zwischen körpereigenen und potenziell gefährlichen körperfremden Stoffen unterscheiden. Damit dieser Vorgang zuverlässig verläuft, eine Immunreaktion adäquat reguliert und kontrolliert wird, ist eine hochkoordinierte Kommunikation zwischen verschiedenen Immunzellen unabdingbar. Eine Schlüsselrolle in dieser Kommunikation spielen die sogenannten Interleukine – von Immunzellen sekretierte Proteine. Diese Interleukine müssen eine genau definierte dreidimensionale Struktur besitzen, damit sie spezifisch an ihre Rezeptoren binden und damit Signalvorgänge regulieren können.
Die Arbeitsgruppe von Matthias Feige erforscht, wie Interleukine ihre dreidimensionale Struktur in der Zelle annehmen und wie die Zelle in der Lage ist, diese Vorgänge zu regulieren und zu kontrollieren. Dabei kommen sowohl biophysikalische Methoden zum Einsatz, um Einsichten die in die strukturellen und mechanistischen Prinzipien dieser Strukturierungsprozesse zu gewinnen, als auch zellbiologische Ansätze, um diese Prozesse in ihrem biologischen Kontext zu verstehen. Einsichten in diese Prozesse sind von direkter biomedizinischer Relevanz, um beispielsweise eine Immunreaktion im Falle von Autoimmunität dämpfen oder im Falle der Ausbildung von Tumorimmunität verstärken zu können.

 

Dr. Michael Fritz

(Geowissenschaft: Polarforschung)
Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung Potsdam, Sektion Periglazialforschung
„Quantifying carbon, nutrient and sediment fluxes in the Arctic nearshore zone along eroding permafrost coasts"

Michael Fritz erforscht den Kohlenstoff-, Nährstoff- und Sedimenttransport entlang arktischer Küsten im Norden Kanadas. Was ihn antreibt, ist die Faszination für die kalten Regionen unserer Erde. In den dauerhaft gefrorenen Böden (Permafrost) der Arktis lagert doppelt so viel Kohlenstoff, wie sich in unserer Atmosphäre befindet. Globale Temperaturerhöhung und Meeresspiegelanstieg lassen Permafrost auftauen und führen zu verstärkter Küstenerosion – die Speicher werden schneller entleert. Alle jüngeren Studien zeigen, dass die Küstenerosion sich in den letzten Jahren beschleunigt hat. Noch wissen wir nicht, wie viel Kohlenstoff durch Küstenerosion in den Arktischen Ozean eingetragen wird, wie er dort klimawirksam wird und wie Küstenerosion die Ökosysteme beeinflusst. Michael Fritz wird mit seinem Team diese Zahlen ermitteln und herausfinden, wo der Kohlenstoff verbleibt und was das für unser Klima und die arktischen Ökosysteme bedeutet.

 

Jun.-Prof. Dr. Stefan Kaiser

(Physik: Festkörperphysik, Spektroskopie, Photonik)
Universität Stuttgart und Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Forschungsgruppe Ultraschnelle Festkörperspektroskopie
„Kontrolle der Vielteilchen-Quanten-Dynamik in organischen Leitern und Supraleitern mittels ultrakurzer Laserpulse"

Elektronen, die für die Funktionalität elektrischer Bauteile grundlegend sind, wechselwirken typischerweise nicht miteinander. In Quantenmaterialien jedoch führt ihre Wechselwirkung untereinander und mit weiteren Freiheitsgraden zu Vielteilcheneffekten, die sich nicht als einfache Summe der Einteilcheneffekte beschreiben lassen: Bekannte Phänomene sind Riesenmagnetowiderstand und widerstandsloser Stromtransport in Supraleitern. Durch ultrakurze Laserpulse können wir diese Wechselwirkungen nun gezielt kontrollieren. Dies eröffnet neue Möglichkeiten optischer Materialkontrolle auf bisher unerreichbar schnellen Zeitskalen sowie die Entwicklung neuer Funktionalitäten, beispielweise in den Bereichen Energie, Spintronik oder Quanteninformationsverarbeitung. Stefan Kaiser leitet die Forschungsgruppe „Ultraschnelle Festkörperspektroskopie" am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung und an der Universität Stuttgart mit Forschungsschwerpunkt lichtinduzierter Supraleitung und optischer Kontrolle komplexer Materialien. In diesem Projekt wird der Ansatz der optischen Kontrolle um organische Systeme und Methoden aus der Quantenoptik an ultrakalten Gasen erweitert.

 

Dr. Julian Koenig

(Medizin: Kinder- und Jugendpsychiatrie)
Universitätsklinikum Heidelberg, Klinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie, Sektion Translationale Psychobiologie in der Kinder- und Jugendpsychiatrie
„Acute effects of transcutaneous vagus nerve stimulation on prefrontal cortex and vagal activity during emotion processing in adolescents with major depression"

Julian Koenig ist stellvertretender Leiter der Sektion „Translationale Psychobiologie in der Kinder- und Jugendpsychiatrie" an der Kinder- und Jugendpsychiatrie des Universitätsklinikums Heidelberg. Nach seiner Promotion in Heidelberg war Julian Koenig zunächst an der Ohio State University in den USA tätig. Seine Forschungsarbeit behandelt die Funktion des autonomen Nervensystems im Kontext psychiatrischer Erkrankungen. Das Projekt untersucht den Einfluss transkutaner Vagusnervstimulation (VNS) auf die Emotionsregulation bei depressiven Jugendlichen. Invasive VNS wird bereits erfolgreich bei Erwachsenen mit behandlungsresistenter Depression eingesetzt. Die technologische Entwicklung erlaubt die nicht-invasive VNS im Bereich der Ohrmuschel und zeigt Erfolge bei jungen Patienten mit Epilepsie; das Verfahren wird bislang bei Depressionen in dieser Altersgruppe jedoch nicht eingesetzt. Die Ergebnisse versprechen erste Hinweise auf eine Therapieoption bei behandlungsresistenter Depression im Jugendalter.

 

Jun.-Prof. Dr. Malte Krack

(Ingenieurwissenschaft: Mechanik)
Universität Stuttgart, Institut für Luftfahrtantriebe
„A self-tuning beam with a sliding mass"

Malte Krack ist Juniorprofessor für Strukturmechanik der Flugzeugtriebwerke an der Universität Stuttgart. Sein Forschungsschwerpunkt sind Schwingungen von Strukturen mit Fügestellen. Im geförderten Projekt geht es um ein mechanisches System, das Energie aus den Vibrationen der Umgebung aufnimmt. Diese Energie kann zum Betrieb von Elektronik, die in mechanische Strukturen eingebettet ist, genutzt werden. Um möglichst viel Energie aufzunehmen, nutzt man das Prinzip der Resonanz, d. h., die Eigenfrequenz des Systems wird auf die Frequenz der Vibrationen abgestimmt. Häufig sind rotierende Komponenten in Maschinen die Ursache für Vibrationen. Ändert sich die Drehzahl der Maschine, ändert sich auch die Vibrationsfrequenz, das System ist nicht mehr in Resonanz und es wird kaum noch Energie aufgenommen. Das untersuchte neuartige System ist in der Lage, seine Eigenfrequenz selbstständig an die Frequenz der Vibrationen anzupassen und damit in einem weiten Bereich von Betriebsbedingungen ein Maximum an Energie zu gewinnen.

 

Dr. Michael Möller

(Informatik: Bildverarbeitung, Computer Vision)
Universität Siegen, Institut für Bildinformatik
„Splitting methods for convex lifting"

Michael Möller beschäftigt sich mit Variationsproblemen in der Bildverarbeitung. Zu den leistungsstärksten Verfahren für Bildverarbeitungsprobleme gehört das Finden optimaler Lösungen durch Minimieren einer problemspezifischen Energie. Bei der grundlegenden Frage, welche Klasse von Funktionen man in hochdimensionalen Räumen überhaupt global minimieren kann, stellt sich heraus, dass dies für eine große Klasse praxisrelevanter Funktionen – sogenannte nicht-konvexe Funktionen – im Allgemeinen nicht möglich ist. Für eine bestimmte Unterklasse der nicht-konvexen Funktionen jedoch bietet das sogenannte Lifting-Verfahren eine Möglichkeit, die Lösung des Problems gut zu approximieren. Michael Möllers Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der Fragestellung, ob man die Unterklasse der Probleme, auf die Lifting-Verfahren anwendbar sind, erweitern kann. Insbesondere geht es um Erweiterungen, die eine Kopplung der zu findenden Lösung mittels linearer Operatoren berücksichtigen.

 

Jun.-Prof. Dr. Adrian Pfeiffer

(Physik: Attosekundenphysik)
Universität Jena, Institut für Optik und Quantenelektronik
„Erzeugung von isolierten Attosekundenpulsen in inhomogenen Festkörpern"

Die Bewegung von Elektronen in Atomen und Molekülen geschieht auf der Zeitskala von Attosekunden (1 as = 10-18 s). Gewöhnliche kurze Laserpulse im sichtbaren oder infraroten Wellenlängenbereich sind zu lang für eine direkte Untersuchung dieser Bewegung. Innovative Methoden wurden in der Vergangenheit entwickelt, um Attosekundenpulse im Bereich des Vakuum-Ultravioletts zu erzeugen. Dabei werden gewöhnliche kurze Laserpulse derart manipuliert, dass durch sie einzelne Attosekundenpulse erzeugt werden können. Im vorliegenden Projekt wird die nichtlineare Propagation von Femtosekundenpulsen in Gradienten-Index-Medien untersucht, um eine besonders geeignete Manipulation für die Erzeugung von Attosekundenpulsen zu erreichen.
Adrian Pfeiffer hat auf dem Gebiet der Attosekundenphysik an der ETH Zürich promoviert und danach als Postdoktorand am Lawrence Berkeley National Laboratory geforscht. Seit 2013 leitet er eine Arbeitsgruppe an der Universität Jena, die sich mit der Entwicklung innovativer Konzepte für die Ultrakurzzeit-Spektroskopie und -Pulserzeugung beschäftigt.

 

Dr. Alexander Popp

(Ingenieurwissenschaft: Mechanik, Computational Mechanics)
Technische Universität München, Lehrstuhl für Numerische Mechanik
„Bottom-up modeling of self-expandable stent grafts for endovascular repair of abdominal aortic aneurysms"

Alexander Popp erforscht die mechanische Modellbildung und Simulation künstlicher Gefäßstützen (Stentgrafts) mithilfe der Finite-Elemente-Methode. Stentgrafts werden bei der minimalinvasiven chirurgischen Behandlung von Gefäßerkrankungen eingesetzt, insbesondere im Rahmen der endovaskulären Reparatur (EVAR) von abdominellen Aortenaneurysmen. Aufgrund des komplexen mechanischen Aufbaus der Stentgrafts, individuellen patientenspezifischen Gegebenheiten und möglichen Langzeitkomplikationen des EVAR-Verfahrens (z. B. Migration, Endoleckage) kommt der verbesserten Modellbildung und Simulation eine Schlüsselrolle für die Reduzierung des Patientenrisikos zu. Durch „virtuelle" chirurgische Eingriffe sollen mithilfe von Höchstleistungsrechnern zukünftig Risiken vorhergesagt und somit eine optimierte Behandlungsplanung ermöglicht werden.
Alexander Popp studierte Maschinenwesen an der Technischen Universität München (TUM) und wurde 2012 im Fach Computational Mechanics promoviert. Nach einem Postdoc-Aufenthalt an der University of Tokyo leitet er derzeit eine Forschungsgruppe am Lehrstuhl für Numerische Mechanik der TUM.

 

Dr. Frauke Rostalski

(Jura: Strafrecht)
Universität Marburg, Rechtswissenschaftliche Fakultät
„Der Tatbegriff im Strafrecht"

In ihrer Habilitation an der Philipps-Universität Marburg widmet sich Frauke Rostalski dem Entwurf eines normativen Straftatbegriffs, der in sämtlichen Phasen notwendiger strafrechtlicher Bewertungen - von der „Entstehung der Strafbarkeit" bis hin zu deren konkreter Umsetzung durch Strafverfolgungsorgane – als einheitsstiftender Gegenstand fungieren kann. Der Begriff der Straftat bildet Kern und Grundlage der Strafrechtsdogmatik. Die Verbrechenslehre rankt sich um ihn als sinnstiftendes Prinzip, dessen Zweck nicht zuletzt in der Systematisierung des materiellen Strafrechts liegt. Die hohe Bedeutung für die Lösung sämtlicher Einzelfragen des materiellen Strafrechts sowie für die Praxis der Strafrechtsanwendung liegt damit auf der Hand. Umso wichtiger ist es, ein stimmiges Konzept aufzuweisen – als Handwerkszeug der Strafrechtskonkretisierung beim Umgang mit den rechtlichen Problemen der Zeit.
Frauke Rostalski studierte Rechtswissenschaften in Marburg. In ihrer Doktorarbeit beschäftigte sie sich mit der (Ir-)Relevanz von Gesinnungen im Strafrecht. Ihr Forschungsschwerpunkt liegt im Bereich des Strafrechts, des Strafverfahrensrechts sowie der Rechtsphilosophie.

 

Dr. Johannes Teichert

(Chemie: Organische Chemie)
Technische Universität Berlin, Institut für Chemie
„Reactivity-based identification of new copper-catalyzed reductive transformations"

Eine wichtige Herausforderung der Synthesechemie ist die Entwicklung nachhaltiger Reaktionen, die minimale Auswirkungen auf die Umwelt haben. Ein Hauptaugenmerk der von Johannes Teichert geleiteten Arbeitsgruppe an der TU Berlin ist die Forschung an abfallfreien chemischen Synthesemethoden. Dabei sind die Verwendung von leicht zugänglichen Metallkatalysatoren in Kombination mit Wasserstoff die Kernforschungsinteressen. Der Einsatz von Wasserstoff ermöglicht es, chemische Reaktionen mit hoher Atom-Ökonomie, also mit minimaler Abfallmenge, ablaufen zu lassen. Leicht zugängliche Metallkatalysatoren auf Kupfer- und Nickelbasis erlauben die Umgehung von teuren Edelmetallkatalysatoren.
Nach dem Chemiestudium an der Philipps-Universtität Marburg und der Université Paul Sabatier in Toulouse promovierte Johannes Teichert an der Rijksuniversiteit Groningen. Im Anschluss an einen Postdoc-Aufenthalt an der ETH Zürich ist er seit 2013 Habilitand an der TU Berlin.

 

Dr. Huayna Terraschke

(Chemie: Anorganische Chemie)
Universität Kiel, Institut für Anorganische Chemie
„In situ luminescence analysis of coordination sensors (ILACS): looking inside chemical reactions"

Viele moderne Technologien sind von der Entdeckung von Materialien mit neuen oder verbesserten Eigenschaften abhängig. Einen wesentlichen Anteil bilden dabei Festkörperverbindungen. Möchte man allerdings Strategien für eine rationale Synthese entwickeln oder neue Verbindungen entdecken, so müssen die Prozesse während der Reaktion wie z. B. Keimbildung und Keimwachstum oder die Bildung von Intermediaten untersucht werden. Dafür entwickelt Huayna Terraschke eine neue Methode: die sogenannte In-situ-Lumineszenzanalyse von Koordinationssensoren (In situ Luminescence Analysis of Coordination Sensors – ILACS). In Gegensatz zu etablierten In-situ-Verfahren wie z. B. Röntgenbeugung und Kernspinresonanz zeichnet sich diese Technik durch eine hohe Empfindlichkeit sowie eine hohe zeitliche Auflösung aus, und es können sowohl sehr kleine Kristallite als auch amorphe Materialien untersucht werden.

 

Dr. Seraphine Wegner

(Chemie: Synthetic Biology)
Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Arbeitskreis Prof. Dr. Gerhard Wegner
„Ein Licht aktiviertes Tag für Licht gesteuerte Proteinmikrostrukturen"

Seraphine Wegner leitet am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz eine unabhängige Forschungsgruppe, die Teil des MaxSynBio-Netzwerks für Synthetische Biologie ist. Die Gruppe untersucht die lichtgesteuerte Organisation von Zellen und synthetischen Kompartimenten, wofür sie Pflanzenproteine, die auf sichtbares Licht reagieren, als Baustein verwendet. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, ein genetisch codierbares, licht-aktivierbares Tag (Markierung) zu entwickeln, um Mikromuster von einem beliebigen Protein einfach herzustellen. Mikrometergroße Proteinmuster sind wichtig, um die Interaktion zwischen synthetischen Materialien und Zellen zu kontrollieren, sowie für die Produktion von Protein-Chips. Protein-Mikrostrukturen mit Licht herzustellen, bietet im Vergleich zu traditionellen Methoden zahlreiche Vorteile: Licht gestattet eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung, die es ermöglicht, Strukturen auch lokal zu steuern; es ist nicht invasiv und hat keinen Einfluss auf die Aktivität anderer Proteine.

 

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Stipendienprogramm für Postdoktoranden

Die Daimler und Benz Stiftung vergibt jedes Jahr zehn Stipendien an ausgewählte Postdoktoranden, Juniorprofessoren oder Leiter junger Forschungsgruppen. Ziel ist es, die Autonomie und Kreativität der nächsten Wissenschaftlergeneration zu stärken und den engagierten Forschern den Berufsweg während der produktiven Phase nach ihrer Promotion zu ebnen. Die jährliche Fördersumme beträgt 20.000 Euro pro Stipendium, das für die Dauer von zwei Jahren gewährt wird: zur Finanzierung wissenschaftlicher Hilfskräfte, technischer Ausrüstung, Forschungsreisen oder zur Teilnahme an Tagungen. Durch Zusammenkünfte der jungen Spezialisten dieses stetig wachsenden Stipendiatennetzwerks in Ladenburg fördert die Daimler und Benz Stiftung zugleich den interdisziplinären Gedankenaustausch.