Sechs deutsch-russische Forschergruppen erhalten dreijährige Förderung

(PresseBox) ( Berlin, )
Bereits zum dritten Mal haben Helmholtz und die Russian Science Foundation (RSF) gemeinsame Forschergruppen für das Förderprogramm „Helmholtz-RSF Joint Research Groups“ ausgewählt. Die sechs Gruppen erhalten nun für eine Laufzeit von drei Jahren jeweils eine jährliche Förderung von bis zu 130.000 Euro aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds von Helmholtz sowie einen Förderbetrag in gleicher Höhe von RSF.

„Um entscheidende wissenschaftliche Durchbrüche zu erzielen, müssen wir international zusammenarbeiten und über disziplinäre Grenzen hinausdenken“, sagt Helmholtz-Präsident Otmar D. Wiestler. „Seit vielen Jahren kommen für uns auf zahlreichen Forschungsgebieten wichtige Partner aus Russland, die wertvolle Beiträge leisten. Die nun ausgewählten Forscherinnen und Forscher werden diese Tradition fortsetzen. Ich gratuliere den ausgewählten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern herzlich und wünsche Ihnen viel Erfolg bei ihrer anstehenden Arbeit.“

Die „Helmholtz-RSF Joint Research Groups“ bauen auf einer Partnerschaft von Helmholtz und der Russian Science Foundation (RSF) auf. Ein Schwerpunkt dieses Programms liegt auf der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses in beiden Ländern. An den ausgewählten Forschungsprojekten sind jeweils Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eines Helmholtz-Zentrums sowie russische Partner beteiligt.

In der aktuell dritten Ausschreibungsrunde in den Bereichen „Materials and Emerging Technologies“ sowie „Structure and Dynamics of Matter“ gingen insgesamt 32 hochkarätige Bewerbungen ein. Von diesen wurden erneut sechs besonders vielversprechende ausgewählt. Die erste Ausschreibungsrunde der „Helmholtz-RSF Joint Research Groups“ erfolgte 2017 auf den Gebieten „Biomedicine“ sowie „Information and Data Science“. Die zweite 2018 zu den Themen „Energy Storage and Grid Integration“ sowie „Climate Research“. Insgesamt sind damit 18 bilaterale Projekte in der Förderung.

Die sechs in der aktuellen Ausschreibungsrunde geförderten Forschungsprojekte sind:

1. COOLedger – digitale, verteilte Kassenbücher einfach einsetzen

Die Bitcoin Blockchain ist der bekannteste Vertreter der Technologie der verteilten Kassenbücher, auch Distributed Ledger Technology (DLT) genannt. Diese Softwaretechnologie ermöglicht es, Transaktionen verschiedenster Art für alle Nutzer transparent und fälschungssicher zu dokumentieren, indem dezentral beliebig viele Kopien des Kassenbuches parallel geführt werden. Die unterschiedlichen Anforderungen in Logistik, Finanz- und Gesundheitswesen an die DLT – etwa an Konsistenz und Verfügbarkeit – hat unzählige DLT-Varianten hervorgebracht. Um Nutzer bei der Auswahl einer passenden DLT-Variante zu unterstützen, wird im Rahmen des Projekts „COOLedger – A COnfiguration toOL for Distributed Ledgers“ ein Modell entwickelt, das die Abhängigkeiten zwischen den DLT-Eigenschaften identifiziert und verständlich darstellt.

2. Digitaler Zwilling von Blockcopolymer-Membranen

Im Projekt „Development of a Digital Twin of Self-assembled Stimuli-responsive Block Copolymer Membranes” wird ein digitales Verfahren entwickelt, das sogenannte „intelligente“ Blockcopolymer-Membranen im Computermodell abbildet. Die Eigenschaften dieser intelligenten Membranen können durch Reize, wie beispielsweise pH-Wert-Änderungen oder bestimmte Additive verändert werden. Um einen digitalen Zwilling erstellen zu können, müssen die Forschenden zunächst ein grundlegendes Verständnis der Eigenschaften der Blockcopolymere und deren Reaktion auf äußere Reize erlangen. Dafür stellen sie diverse Polymere her und charakterisieren diese. Die Ergebnisse werden mit den Computersimulationen abgeglichen. Ziel des Projekts ist ein digitaler Zwilling, der die im Labor nötigen Experimente minimiert. Künftig sollen Membranen mit maßgeschneiderten Poreneigenschaften auf diese Weise schneller und kostengünstiger entwickelt werden. Projektpartner ist die Lomonosov Moscow State University.

3. Magnetische Quanten-Materialien für künftige Informationstechnologien

Magnetische topologische Isolatoren sind eine einzigartige Klasse von Materialien, die spektakuläre Quanteneffekte ermöglichen, wobei der wichtigste der Quanten-Anomale Hall (QAH)-Effekt ist. (Bi,Sb)2Te3 gehört zu dieser Materialklasse, seine Eigenschaften lassen sich durch Dotierung mit fremden magnetischen Elementen steuern. Der HZB-Physiker Dr. Jaime Sánchez-Barriga wird dieses Material an der Synchrotronquelle BESSY II mit Kollegen der Lomonosov State University, Moskau, untersuchen. Ihr Ziel ist es, neuartige ferromagnetische und antiferromagnetische topologische Materialien zu entwickeln, die in künftigen Informationstechnologien eingesetzt werden können. Das resultierende QAH-Material hat das Potenzial, auch bei Raumtemperatur zu funktionieren und die derzeit verfügbaren Rechengeschwindigkeiten um Größenordnungen zu erhöhen.

4. Ferngesteuerte „Lichtschalter“ für Nervenzellen

Optogenetik ist eine neue biomedizinische Technologie zur Steuerung lebender Zellen mit Licht: Sie erlaubt die Aktivierung und Deaktivierung von Neuronen mit beispielloser Präzision. Möglich wird dies durch lichtaktivierte Proteine, die direkt in die Zellen eingeschleust werden. Die Optogenetik hat sich als revolutionäre Methode in der Hirnforschung erwiesen und bietet ein hohes Potenzial für klinische Anwendungen, etwa zur Modulation der Aktivität von Gehirnkreisläufen, die an neurologischen Erkrankungen wie Epilepsie und Parkinson beteiligt sind. Virale Rhodopsine – eine Familie von Membranproteinen – könnten die derzeitige optogenetische Toolbox erweitern. In ihrem Projekt werden Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich sowie des Moskauer Instituts für Physik und Technologie die Struktur und Funktion von viralen Rhodopsinen untersuchen und sich auch auf die Erforschung von optogenetischen Anwendungen konzentrieren.

5. Biomagnetische Nanomaterialien zur Überwachung künftiger Stammzelltherapien

Bei Stammzelltherapien gibt es derzeit noch keine adäquaten Methoden, um die Lebensfähigkeit, Funktionalität und das langfristige Schicksal der Zelltherapeutika im Empfängerorganismus zu überwachen. Um dies zu erreichen, haben genetisch kodierte Reporter den entscheidenden Vorteil gegenüber synthetischen Kontrastmitteln, dass sie nach der Zellteilung an jede Tochterzelle weitergegeben und so besser nachverfolgt werden können. Forscher des Helmholtz Zentrums München werden daher gemeinsam mit ihren Kollegen der Russian National Research Medical University (RNRMU) neuartige biomagnetische Nanokompartimente in Stammzellen exprimieren, so dass diese mittels Magnetresonanztomographie (MRT) visualisiert und mit Hilfe von elektromagnetischen Feldern manipuliert werden können.

6. Winzige magnetische Wirbel als Signalträger in künstlichen neuronalen Netzen

Sie gelten als vielversprechende Kandidaten für besonders platz- und energiesparende Datenspeicher: winzige magnetische Wirbel – sogenannte topologische Magnetisierungstexturen (TMT). Sie sind flach, nur nanometergroß und mit einer speziellen und stabilen elektrischen Leitfähigkeit ausgestattet (topologisch geschützt). TMT werden seit einiger Zeit intensiv erforscht. Kürzlich konnten Jülicher Forscher eine weitere Klasse dieser TMT experimentell nachweisen, diese verhalten sich wie dreidimensionale Partikel. Ihre erwartete Besonderheit: Kleinste äußere Reize führen zu außerordentlich starken Reaktionen. Das macht die 3D-TMT zu Schlüsselobjekten für mögliche künftige neuromorphe Bauelemente. Im Projekt TOPOMANN wollen Jülicher und Mainzer Forscher zusammen mit ihren Kollegen der Staatlichen Universität St. Petersburg untersuchen, ob 3D-TMTs in künstlichen 3D-Neuronalen Netzen effizient als Signalträger dienen können. Dafür wollen sie theoretische und experimentelle Methoden entwickeln.

 
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