Großforschungsprojekte

Im SFB 1461 erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von acht Institutionen, wie sich Erkenntnisse über biologische Informationswege in Nervensystemen auf die technische Informationsverarbeitung übertragen lassen. Die Erforschung der zugrundeliegenden Mechanismen könnte dabei helfen, Muster- und Spracherkennung oder die Energieeffizienz technischer Informationssysteme zu verbessern. Das interdisziplinäre Forschungsfeld erfordert eine enge Zusammenarbeit der Neurowissenschaften, Biologie, Psychologie, Physik, Elektrotechnik, Materialwissenschaften, Netzwerkwissenschaften und nichtlinearer Dynamik.

Neben der CAU als Sprecherhochschule sind folgende Partnerinstitutionen beteiligt: Ruhr-Universität Bochum (RUB), Technische Universität Ilmenau (TUIL), Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik Frankfurt/Oder (IHP), Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik Kiel (IPN), Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE), Technische Hochschule Lübeck (THL) sowie das University College Cork (UCC), Irland, als internationaler Partner.

• Sprecher: Prof. Dr. Hermann Kohlstedt (CAU)
• Stellvertretende Sprecher: Prof. Dr. Rainer Adelung (CAU), Prof. Dr. Martin Ziegler (TUIL)

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Seit 2016 erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im SFB 1261 magnetfeldbasierte, hochempfindliche Sensoren, um Erkrankungen des Herzens und des Gehirns besser erfassen zu können. Als Ergänzung oder Alternative zu den herkömmlichen elektrischen Messverfahren wie Elektrokardiographie (EKG) oder Elektroenzephalographie (EEG) könnten magnetische Messungen eine deutlich bessere räumliche Auflösung ermöglichen, Langzeituntersuchungen erleichtern und damit perspektivisch zum Beispiel zu autonom reagierenden Implantatsystemen führen. Denn im Herz wie im Gehirn werden durch elektrische Ströme auch magnetische Felder erzeugt. Sie werden vom menschlichen Körpergewebe nicht beeinflusst und können, anders als beim EKG oder EEG, ohne direkten Hautkontakt gemessen werden. Magnetische Felder sind jedoch extrem schwach und werden leicht durch äußere Signale gestört, was komplexe Anforderungen an die Magnetfeldsensoren und die Signalverarbeitung stellt. Dafür arbeiten im SFB 1261 Forschende aus Materialwissenschaft, Elektrotechnik und Medizin eng zusammen.

• Sprecher: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Schmidt, CAU, Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik

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Patientinnen und Patienten mit chronischen Gehirnerkrankungen werden größtenteils mit hochdosierten Medikamenten behandelt. Das ist jedoch häufig mit Nebenwirkungen für den gesamten Körper verbunden. An schonenderen Behandlungsstrategien forschen die Mitglieder des Graduiertenkollegs (GRK) 2154 „Materials for Brain: Dünnschichtbasierte Funktionsmaterialien für die minimal-invasive Therapie von Erkrankungen des Gehirns“ der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Materialwissenschaft und der Medizin entwickeln hier gemeinsam neuartige Materialien für Neuroimplantate, um zum Beispiel Wirkstoffe bei Epilepsie oder gegen Tumore direkt im Gehirn freizusetzen oder Aneurysmen effektiver zu behandeln. Ziel ist eine verbesserte Therapie dieser Erkrankungen bei geringeren Nebenwirkungen für den restlichen Körper. Seit 2017 wird die interdisziplinäre Forschung und Promotionsausbildung im GRK von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Neben der Interdisziplinarität - die Doktorandinnen und Doktoranden werden von jeweils einem Mitglied der Technischen und der Medizinischen Fakultät betreut - ist Internationalität die zweite feste Säule des Programms in Form eines Auslandsaufenthalts und der Organisation eines internationalen Symposiums.

• Sprecher: Prof. Dr. Rainer Adelung

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Die Katalyse ist eine Schlüsseltechnologie der Chemie: Fast alle Gegenstände des täglichen Lebens kommen mit mindestens einem Katalysator in Berührung, um ihre Herstellung kostengünstiger, umweltfreundlicher oder überhaupt erst möglich zu machen. Die dabei ablaufenden Prozesse auf atomarer Ebene besser zu verstehen und letztlich nachhaltiger und effizienter zu gestalten, ist das Ziel des Transregio-Sonderforschungsbereichs 247 „Heterogene Oxidationskatalyse in der Flüssigphase“.

Beteiligte Institutionen:

• Ruhr-Universität Bochum (Sprecherhochschule)
• Universität Duisburg-Essen (Sprecherhochschule)
• Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
• Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion, Mülheim/Ruhr
• Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim/Ruhr
• Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin

Sprecherschaft:

• Sprecherin: Prof. Dr. Kristina Tschulik (Ruhr-Universität Bochum) Bis 6/2022: Prof. Dr. Malte Behrens (Universität Duisburg-Essen/ ab 2020: CAU)
• Co-Sprecher: Prof. Dr. Stephan Schulz (Universität Duisburg-Essen)

Zur Website des SFB/TRR 247

• Forschungsgruppe FOR 2093 "Memristive Bauelemente für neuronale Schaltungen" | Sprecher: Prof. Dr. Hermann Kohlstedt (2014-2020)
• Sonderforschungsbereich 677 "Funktion durch Schalten" | Sprecher: Prof. Dr. Rainer Herges (2007-2019) Zur Website
• Transregio 24 "Grundlagen Komplexer Plasmen" | Mit Beteiligung (2005-2017) Zur Website

• SPP 1153:  Cluster in Kontakt mit Oberflächen: Elektronenstruktur und Magnetismus (2003-2009)  
• Nanodrähte und Nanoröhren: von kontrollierter Synthese zur Funktion (2004-2010)
• SPP 1202:  Ultrabreitband-Funktechniken für Kommunikation, Lokalisierung und Sensorik (UKoLoS) (2006-2012)
• SPP 1239:  Änderung von Mikrostruktur und Form fester Werkstoffe durch äußere Magnetfelder (2006-2013)
• SPP 1299:  Adaptive Oberflächen für Hochtemperatur-Anwendungen (2007-2016)
• SPP 1307: Algorithm engineering (2007-2013)
• SPP 1362: Poröse metallorganische Gerüstverbindungen (2008-2014)
• SPP 1386: Nanostrukturierte Thermoelektrika: Theorie, Modellsysteme und kontrollierte Synthese (2009-2019)
• SPP 1391: Ultrafast nanooptics (2009-2017)
• SPP 1420:  Biomimetic materials research: functionality by hierarchical structuring of materials (2009-2016)
• SPP 1423: Prozess-Spray: Herstellen funktionaler Feststoffpartikel in Sprühverfahren - Von den Anforderungen an das Pulver und an seine Eigenschaften zum geeigneten Prozess (2009-2016)
• SPP 1486: Partikel im Kontakt - Mikromechanik, Mikroprozessdynamik und Partikelkollektive (2010-2019)
• SPP 1599: Caloric effects in ferroic materials: New concepts for cooling (2012-2019)
• SPP 1613:  Regenerativ erzeugte Brennstoffe durch lichtgetriebene Wasserspaltung: Aufklärung der Elementarprozesse und Umsetzungsperspektiven auf technologische Konzepte (2012-2020)

Verbundprojekte:

• GrapheneCore2: Graphene Flagship Core Project 2 | Prof. Rainer Adelung (2018-2020)
• PEGASUS: Plasma Enabled and Graphene Allowed Synthesis of Unique nano Structures | Dr. Thomas Strunskus (2017-2021)
• GRAPHENE FPA: Graphene-based revolutions in ICT and beyond | Prof. Rainer Adelung (2015-2020)
• COSMICS: Concepts and tools in molecular spintronics | Prof. Richard Berndt (2017-2022)

ERC Starting Grants:

• CellInspired: Mechanotransduction mediating cell adhesion - towards cell-inspired adaptive materials          | Prof. Christine Selhuber-Unkel (2013-2018)
• HEART: The Highly Efficient And Reliable smart Transformer (HEART), a new Heart for the Electric Distribution System | Prof. Marco Liserre              (2014-2019)
• PhotoSmart: Photo-switching of smart surfaces for integrated biosensors | Prof. Martina Gerken (2013-2018)

ERC Proof of Concept Grants:

• BEAMOLED: Beam-forming OLED with Nanostructured Fluorescence Layer | Prof. Martina Gerken (2020-2021)
• STRAINSTIFF: Strain-stiffening polymer structures for orthotics | Prof. Christine Selhuber-Unkel (2019-2020)
• U-HEART: Unbreakable HEART: a reconfigurable and self-healing isolated dc/dc converter  | Prof. Marco Liserre (2018-2020)
• VASCUGRAFT: Strain-stiffening vascular graft with outstanding compliance | Prof. Christine Selhuber-Unkel  (2020-2021)
   

Interreg A/B-Projekte:

• ROLLFLEX : Ein Innovations-Projektzentrum für Rolle-zu Rolle prozessierte flexible Devices | Prof. Martina Gerken (2016-2019)

• PorSSi: Entwicklung und Charakterisierung von großflächigen, porösen Si-Film-Anoden für Lithium-Schwefel-Silizium-Energiespeichern | Dr. Sandra Hansen (2017 – 2020)