Drittmittelprojekte

DYNAVERSE ist ein neuer Exzellenzcluster der Universitäten Köln und Bonn, des Forschungszentrums Jülich, des Max-Planck-Institutes für Radioastronomie, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt sowie des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien. Dynaverse bündelt weltweit führende Expertise in Radioastronomie, Laborexperimenten, Simulationen und maschinellem Lernen / künstlicher Intelligenz und bringt Forschende aus den Bereichen Astrophysik, Informatik und Mathematik zusammen. Zugang zu modernsten Forschungseinrichtungen, kombiniert mit Expertise in Hochleistungsrechnen und Datenanalyse, werden bahnbrechende neue Möglichkeiten eröffnen.

Im Rahmen des SFB 1601 untersuchen Forscher*innen die physikalischen Prozesse, welche die Lebensräume massereicher Sterne in unterschiedlichen galaktischen Umgebungen bestimmen. Der neue SFB verbindet vier Säulen: Laborastrophysik, Entwicklung von Instrumenten, Beobachtungen sowie theoretische Modellierung und Simulationen. Die SFB-Partner haben ein starkes Profil als führende Akteure in großen internationalen Projekten und verfügen über umfangreiche Erfahrungen in Bau und Betrieb ihrer eigenen Teleskope sowie der Entwicklung hochmoderner Instrumente im Infrarot-, Submillimeter- und Radiowellenbereich. Neue Entwicklungen, insbesondere der Start des FYST/CCAT Teleskops im Jahr 2024, an dem die Universitäten zu Köln und Bonn zu 25 Prozent beteiligt sind, werden durch SFB 1601 optimal unterstützt.

Das Ziel des SFB 1238 ist es, neuartige kollektive Phänomene in Quantenmaterialien zu entdecken, zu verstehen und zu kontrollieren, die aus dem Zusammenspiel von Spin-Bahn-Kopplung, Korrelationen und Topologie entstehen. Die daraus resultierenden Fortschritte in der Materialwissenschaft sind ein starker Treiber technologischer Innovationen und prägen so unser tägliches Leben. Vier Fokusbereiche (FAs) definieren den vielschichtigen Ansatz zur Forschung an Quantenmaterialien. Das Zusammenspiel von Spin-Bahn-Kopplung und starken Elektron-Elektron-Wechselwirkungen, das zu topologischen Phasen, emergenten Eichfeldern und Fraktionierung führt, wird im FA „Spin-Bahn-dominierte Materie“ hervorgehoben. Der FA „Topologie und hybride Geräte“ untersucht neuartige Effekte, die entstehen, wenn unterschiedliche Quanten- und topologische Materialien in einem einzigen Gerät kombiniert werden. Im FA „2D-Materialien und Funktionalisierung“ wird sich die Tatsache, dass zweidimensionale Quantenmaterialien viel präziser kontrolliert werden können als ihre 3D-Gegenstücke, zunutzegemacht. Schließlich untersucht die FA „Angetriebene und aktive Materie“ die Pump-Probe- und nichtlineare Spektroskopie und präsentiert eine neue Vision der Physik fernab des thermischen Gleichgewichts, indem sie „aktive Quantenmaterie“ einführt.

Können Wege und Ergebnisse zukünftiger evolutionärer Prozesse vorhergesagt werden? Forscher*innen im SFB 1310 arbeiten an dieser Frage in sich schnell entwickelnden Systemen: mikrobielle Populationen im Labor, Viren und Immunrepertoires sowie Krebszellpopulationen. Prädiktive Ansätze für die Entwicklung der Arzneimittelresistenz und -antigenität bei Krankheitserregern und für die Immunantwort in ihren Wirten werden entwickelt. Zu den Anwendungen gehören die Entwicklung von Antibiotika, von Impfstoffen gegen Grippe und von Therapien gegen HIV und Krebs.

Das QMI hat sich zum Ziel gesetzt, die grundlegenden Eigenschaften von Quantenmaterie zu erforschen und deren enge Verbindungen zur Quanteninformation zu nutzen. Zu den zentralen Forschungsthemen zählen die Realisierung von Bausteinen für zukünftige Quantencomputer, mathematische Strukturen, die topologischen Zuständen von Materie und Quantentechnologien zugrunde liegen, nanostrukturierte Materialien, Materialien für die Photonik sowie die Entwicklung organischer Elektronik. Eine zentrale Aufgabe des QMI besteht darin, erfolgreiche Forschungskooperationen zu fördern, die Infrastruktur zu stärken, Nachwuchswissenschaftler zu unterstützen und den Wissenstransfer voranzutreiben.

Unser Universum ist voller faszinierender, rätselhafter und oft überraschender Phänomene. Diese physikalisch zu verstehen und zu erklären, ist die Aufgabe des neuen Kernprofilbereichs Dynamics of the Universe. Die Key Profile Area “Dynamics of the Universe” schafft ein exzellentes Umfeld für die Ausbildung, den frühen Kontakt mit aktueller Forschung sowie den Austausch in internationalen Kooperationen und Wettbewerben. Zudem wird die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Physik, Informatik und angewandter Mathematik nachhaltig gestärkt. Dies ist besonders wichtig, um den Herausforderungen der beispiellos großen Mengen an Beobachtungsdaten mit innovativen Ideen und Algorithmen zu begegnen und komplexe Simulationen auf neuen Hardware-Technologien zu ermöglichen und effizient voranzutreiben.