Sonderforschungsbereiche

Sprecherhochschule: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Multiskalenmodellierung ist ein zentrales Thema in der Theorie der kondensierten Materie, den Materialwissenschaften und in der numerischen Mathematik. Im Sonderforschungsbereich "Multiskalen-Simulationsmethoden für Systeme der weichen Materie" sollen einige der drängendsten Probleme in der Multiskalenmodellierung in einer gemeinsamen Anstrengung von Physikern, Chemikern, angewandten Mathematikern und Informatikern angegangen werden. Neben der JGU sind die Technische Universität Darmstadt und das Max-Planck-Institut für Polymerforschung beteiligt.
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Sprecherhochschule: Ludwig-Maximilians-Universität München
Im Sonderforschungsbereich "Wellen, Wolken, Wetter" untersuchen Wissenschaftler die Grenzen der Vorhersagbarkeit des Wetters. An dem Projekt arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Atmosphärendynamik, Wolkenphysik, Statistik, numerischen Modellierung und Visualisierung zusammen. Außer der JGU sind an dem Sonderforschungsbereich die Ludwig-Maximilians-Universität München als Sprecherhochschule, das Karlsruher Institut für Technologie, die Universität Heidelberg, die Technische Universität München und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt beteiligt
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Sprecherhochschule: Technische Universität Kaiserslautern
Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs "Spin+X: Der Spin in seiner kollektiven Umgebung" befassen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Physik, Chemie, Maschinenbau und Verfahrenstechnik mit grundlegenden magnetischen Eigenschaften, Phänomenen und Prozessen. Diese sind, wenn auch noch nicht umfassend verstanden, bereits heute von zentraler Bedeutung für moderne technologische Anwendungen wie die Datenspeicherung oder die magnetischen Sensorik. Der Sonderforschungsbereich widmet sich speziell sogenannten Spin-Phänomenen, die auf atomarer Skala den Ursprung für allgemein bekannte magnetische Eigenschaften bilden. Beteiligt sind die TU Kaiserslautern als Sprecherhochschule und die Johannes Gutenberg-Universität Mainz.
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Sprecherhochschule: Goethe-Universität Frankfurt am Main
Die ELASTO-Q-MAT Initiative des SFB-TRR 288 zielt darauf ab, neuartige physikalische Phänomene von Festkörpern zu verstehen und einzusetzen, die sich aus einer besonders starken Kopplung zwischen den elastischen Eigenschaften des Materials und seinen elektronischen Quantenphasen ergeben. Hierzu werden die Effekte von elastischem Tuning und elastischer Reaktion unterschiedlicher Arten elektronischer Ordnung an repräsentativen Klassen von Quantenmaterialien untersucht, die sich durch hohe Sensibilität ihrer Eigenschaften hinsichtlich innerer Verspannungen oder äußerem Druck auszeichnen. Prominente Beispiele solcher elektronischer Ordnungszustände sind Magnetismus, Ladungs- und orbitale Ordnung, nematische Ordnung, Supraleitung, elektronische Ferroelektrizität sowie topologische Quantenzustände.
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Sprecherhochschule: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Die Kooperationspartner wollen erforschen, welche Rolle die Prozesse im Höhenbereich von etwa 9 bis 18 Kilometern für das Klima spielen. Dazu werden die Forschenden aus verschiedenen Bereichen der Atmosphärenwissenschaften untersuchen, welche Rolle die Tropopausenregion für das Klima und die Zirkulation spielt. Die Tropopause befindet sich je nach geografischer Breite in einer Höhe zwischen 9 und 18 Kilometern. Sie stellt eine Art Transportbarriere zwischen der vom Menschen geprägten Troposphäre, der "Wetterschicht", und der darüberliegenden Stratosphäre dar, die auch die Ozonschicht enthält. Dies führt zu starken Kontrasten der atmosphärischen Zusammensetzung an der Tropopause. Unter bestimmten dynamischen Voraussetzungen kann allerdings diese Barriere überwunden und so die Zusammensetzung der Tropopausenregion beeinflusst werden.
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Sprecherhochschule: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Ziel des Sonderforschungsbereichs/Transregio 306 "Quantenkooperativität von Licht und Materie" (QuCoLiMa) ist die Untersuchung von quantenkollektivem Verhalten von physikalischen Systemen an der Schnittstelle von Quantenoptik und kondensierter Materie. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des TRR 306 wollen verstehen, wie kooperatives Verhalten in der Quantenwelt entsteht und wie es kontrolliert werden kann. Dies soll unter anderem für quantentechnologische Anwendungen wie verbesserte Sensoren, abhörsichere Kommunikation oder Quantencomputer genutzt werden.
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Sprecherhochschule: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Pharmazie, der Biochemie, der Biologie, der Informatik und der Medizin kooperieren hier, um das Zusammenspiel von RNA-Modifikationen und Prozessierung zu erforschen. Die beteiligten Partner erhoffen sich dadurch neue Erkenntnisse darüber, wie unser Körper Proteine herstellt. RNA ist seit Beginn der Corona-Pandemie einer breiten Öffentlichkeit als die Erbsubstanz von Viren bekannt geworden. In menschlichen Zellen ist RNA für den Transport der Erbinformation und ihre Umsetzung in Proteine verantwortlich. Welche Rolle konkret Modifikationen und die Prozessierung dabei spielen, ist Thema des neuen SFB/Transregio.
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Sprecherhochschule: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
In diesem Sonderforschungsbereich arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Chemie, Pharmazie, Biologie, Physik und Medizin intensiv zusammen an der Entwicklung einer nanopartikelbasierten Tumortherapie gegen das Melanom als immunogenen Modelltumor. Die Mainzer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fokussieren dabei auf eine Tumorimmuntherapie, die besonders geeignet ist, auch minimale Resterkrankungen, etwa versteckte Metastasen, dauerhaft zu eliminieren. Den neuen SFB charakterisiert dabei insbesondere seine Interdisziplinarität: Chemiker und Polymerforscher befassen sich sowohl mit der synthetischen Machbarkeit als auch mit den Struktur-Eigenschaftsbeziehungen der Trägermaterialien, während Immunologen und Biomediziner Konzepte zur optimalen Einsetzung solcher Träger entwickeln – im Sinne einer Kombinationstherapie zur Aktivierung des Immunsystems gegen den Tumor.
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Sprecherhochschule: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Molekulare Prozesse, die in Zellen ablaufen, sollen mithilfe der Polymerforschung besser verstanden werden - das ist das Ziel des Sonderforschungsbereichs "Polymerkonzepte zum Verstehen zellulärer Funktionen" unter Federführung der JGU mit Beteiligung des Instituts für Molekulare Biologie (IMB), des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung, des Max-Planck-Instituts für Biophysik und der Universität Stuttgart. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler werden insbesondere die polymere Bauweise von DNA, RNA und Proteinen untersuchen und den Einfluss der polymeren Eigenschaften dieser Biomoleküle auf ihre Funktionen in der Zelle analysieren. Die DFG stellt hierfür in den ersten vier Jahren rund 9,5 Millionen Euro bereit.
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Sprecherhochschule: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
"Defect Engineering" ist ein etablierter Begriff und Ansatz in der Festkörperforschung, vor allem im Zusammenhang mit elektronischen, mechanischen und optischen Eigenschaften anorganischer Halbleiter. Im Gegensatz dazu ist das Potenzial der Defektkontrolle in weicher Materie mit ihrer inhärent reichhaltigen Freien Energielandschaft und Strukturvielfalt noch nicht umfassend erforscht. Während Strategien zur Herstellung und Funktionalisierung defektfreier, wohldefinierter polymerer und kolloidaler Strukturen in der Vergangenheit viel Aufmerksamkeit erregt haben, sind Versuche, Defekte in weicher Materie zu klassifizieren, zu bewerten und zu kontrollieren, bislang selten. Das Ziel des vorgeschlagenen Sonderforschungsbereichs (SFB) ist es, dieses Paradigma zu verschieben. Dazu wollen wir den Einfluss von Defekten auf Struktur, Dynamik und Eigenschaften polymerer, kolloidaler und amphiphiler Systeme verstehen und darauf aufbauen umfassende Strategien entwickeln, um die Defektbildung zu kontrollieren und so Defektstruktur(en), Konzentration und zeitliche Entwicklung maßzuschneidern.
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Sprecherhochschule: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Der SFB 1660 "Hadrons and Nuclei as Discovery Tools" zielt darauf ab, die starke Wechselwirkung zu verstehen, die zu Prozessen führt, an denen Hadronen, Kerne und Atome beteiligt sind. Damit sollen grundlegende Fragen beantwortet werden: Welche physikalischen Phänomene treten jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik (SM) auf und wie können wir sie messen und beschreiben? Sprecherin und Sprecher des neuen Sonderforschungsbereichs sind Prof. Dr. Concettina Sfienti (Experiment) und Prof. Dr. Marc Vanderhaeghen (Theorie) vom Institut für Kernphysik der JGU.
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Sprecherhochschule: Goethe-Universität Frankfurt
Die mathematische Erkundung komplizierter geometrischer und arithmetischer Räume mithilfe der Uniformisierung ist das Forschungsthema des neuen Sonderforschungsbereichs Transregio "GAUS: Geometrie und Arithmetik uniformisierter Strukturen". Die Forscherinnen und Forscher versuchen hier, grundsätzliche Zusammenhänge zu erkennen, etwa zu Modulräumen, automorphen Formen, Galoisdarstellungen oder kohomologischen Strukturen. Mathematikerinnen und Mathematiker der JGU sind an diesem SFB mit drei Teilprojekten mit einem beantragten Fördervolumen von rund einer Million Euro beteiligt.
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Sprecherhochschule: TU Darmstadt
Im Rahmen des SFB 1245 befassen sich über 100 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Institut für Kernphysik der TU Darmstadt sowie dem GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung und von der JGU mit der systematischen Beschreibung von Atomkernen über die gesamte Nuklidkarte hinweg – auf Basis effektiver Feldtheorien der starken Wechselwirkung und mittels Schlüsselexperimenten an internationalen Forschungsanlagen in Japan und den USA sowie in Darmstadt. Prof. Dr. Sonia Bacca und Prof. Dr. Pierre Capel vom Institut für Kernphysik der JGU bringen ihre Expertise im Bereich der theoretischen Kernphysik ein
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