Forschung
Der FB07 ist zwei Exzellenzclustern beteiligt und prägt somit ihre Profilbereiche maßgeblich mit.
Der Schwerpunktbereich hat die langfristige und tiefgehende Erforschung des Nexus „Material und Energie“ zum Ziel. Die nachhaltige Gewinnung, Wandlung, Speicherung und auch Einsparung von Energie sind heute zentrale Herausforderungen unserer Gesellschaft. Diese erfordern Materialien mit speziellen Eigenschaften für die entsprechenden Technologien, die ihrerseits möglichst ressourcen-unkritisch und nachhaltig erzeugt werden sollen. Die hierfür notwendigen Materialsynthesen und -prozesse sind ihrerseits oft mit einem hohen Energieaufwand verbunden – was den Nexus „Material und Energie“ begründet. In erster Linie stammen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in diesem erfolgreichen Schwerpunkt aus den material- und energienahen Fachgebieten Chemie und Physik; die Beteiligung von Forschenden aus angrenzenden Disziplinen der Naturwissenschaften und der Nachhaltigkeitsforschung ist im Hinblick auf erfolgreiche Kooperationsprojekte sinnvoll und wünschenswert. An der JLU prägt derzeit die Forschung in der elektrochemischen Energiewandlung und -speicherung, der molekularen Wasserstoffspeicherung, Elektro-und Thermochromie für Smart Windows, der Halbleiterphysik, der Katalyse und an neuen Synthesemethoden den Schwerpunktbereich. Hinzu kommen neue wissenschaftliche Brücken in die Raumfahrt, die Lebensmittelchemie, die Biowissenschaften und die Medizin. Der Schwerpunktbereich trägt eine Reihe von Forschungsverbünden, u.a. den Exzellenzcluster POLiS, den BMBF-Kompetenzcluster FestBatt, den LOEWE-Schwerpunkt PriOSS und die DFG-Forschungsgruppe MOST. Er ist fortwährender Ausgangspunkt für neue koordinierte Forschungsinitiativen und wird stark durch das Zentrum für Materialforschung unterstützt.
Zum Forschungsschwerpunkt „Material und Energie“
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Der Forschungsschwerpunkt untersucht die grundlegenden Mechanismen der Anpassung von Wahrnehmung, Denken und Handeln, die adaptiven Verhalten zu Grunde liegen. Dabei werden modernste Forschungsansätze aus der Psychologie, den Verhaltenswissenschaften und der Künstlichen Intelligenz kombiniert. Das interdisziplinäre Forschungsteam genießt eine weltweite Spitzenstellung durch exzellente Publikationen und eine kontinuierliche Förderung großer Drittmittelprojekte.
Zum Forschungsschwerpunkt „Wahrnehmung und adaptives Verhalten“
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Akzentbereiche & Verbundforschung, Internationales.
Forschung an elektrischen Antriebssystemen und Ionentriebwerken für Satelliten.
Zur Arbeitsgruppe Ionentriebwerke
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Erstes UN-Klimaforschungsinstitut Deutschlands, mit Fokus auf agrarökologische Klimawirkung.
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Das Großforschungszentrum FAIR wird für die nächsten Jahrzehnte das Flaggschiff-Projekt der Hadronen-, Kern- und Schwerionenforschung in Europa sein und bietet weltweit einmalige Experimentiermöglichkeiten, die wesentliche Fortschritte im Verständnis der Materie und des Universums versprechen. Die Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR (HFHF) spielt dabei eine besondere Rolle bei der Förderung deutscher Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, insbesondere junger Forschender von den hessischen Universitäten, und betreibt international anerkannte Spitzenforschung.
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Der Sonderforschungsbereich-Transregio 211, seit 2017 von der DFG gefördert, untersucht die Eigenschaften von Materie unter extremen Bedingungen, die durch die Starke Wechselwirkung dominiert sind, wie sie kurz nach dem Urknall oder bei astrophysikalischen Ereignissen wie dem Verschmelzen von Neutronensternen auftreten.
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Negative Ionen spielen eine wichtige Rolle in verschiedenen wissenschaftlichen und technischen Bereichen, darunter die Atmosphärenforschung, Astrophysik, Teilchenbeschleunigung, Altersbestimmung archäologischer Fundstücke, Handhabung von Antimaterie und Nuklearmedizin. Das EU-geförderte Graduiertennetzwerk PANIONS (Physics and Applications of Negative Ions) zielt darauf ab, das Verständnis dieser Ionen auf atomaren und kosmischen Skalen zu vertiefen und die Lücke zwischen Grundlagenwissenschaft und technischen Anwendungen zu schließen.
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Der vom BMFTR im Rahmen der Verbundforschung geförderte Forschungsschwerpunkt ErUM-FSP T05 - "Aufbau von APPA bei FAIR" umfasst die deutschen Universitätsgruppen, die sich im Rahmen des internationalen APPA-Verbunds für die Forschung an der zukünftigen internationalen Beschleunigeranlage FAIR engagieren. APPA (Atomphysik, Plasmaphysik und Anwendungen) ist eine der vier FAIR-Forschungssäulen und fokussiert sich auf die Erforschung von Materie unter extremen Bedingungen (starke Felder, hohe Dichten, hohe Drücke und hohe Temperaturen). Gegenstand des ErUM-FSP T05 sind thematisch abgestimmte Forschungsprojekte im Bereich beschleunigergestützter Experimente mit schweren Ionen an der zukünftigen FAIR-Anlage.
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Das Projekt MedEWSa trägt direkt zur Initiative "Early Warnings for All" des UN-Generalsekretärs bei und unterstützt die Standardisierungs- und Implementierungsaktivitäten der UN-Fokusgruppe für KI im Naturkatastrophenmanagement, wobei wichtige Stakeholder und Forschungseinrichtungen in Griechenland einbezogen werden. Das Projekt zielt darauf ab, von 2023 bis 2027 Multi-Hazard-Frühwarnsysteme (MHEWS) zu entwickeln, um Ersthelfer zu unterstützen und die Entscheidungsfindung in Krisensituationen zu verbessern, die durch Naturgefahren und extreme Wetterereignisse verursacht werden.
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Organische Nanostrukturen, die in elektronischen Komponenten wie Mikrochips oder Quantencomputern eingesetzt werden können, lassen sich durch ihre Abmessungen und atomare Struktur steuern und können durch oberflächengestützte Synthese hergestellt werden. Das LOEWE-Schwerpunktprogramm PriOSS zielt darauf ab, grundlegende Strategien für diese neue Methode zu entwickeln und ein umfassendes Instrumentarium bereitzustellen.
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Die DFG-Forschungsgruppe FOR 2824 untersucht und entwickelt Materialien mit einzigartigen extremen nicht-linearen optischen Eigenschaften und untersuchen dabei chemische und physikalische Faktoren, die die Kristallbildung beeinflussen, sowie die Rotations-, Vibrations- und Elektronendynamik im elektronischen Grundzustand.
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Die DFG-Forschungsgruppe FOR 5044 untersucht die Korrelation von Defektstruktur, Elektronen- und Ionentransport sowie elektromechanischen Eigenschaften anhand des Modellsystems Lithiumniobat-Lithiumtantalat.
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Ziel des ESA-Projekts ECOMODIS ist die Validierung eines kinetischen Modells zur Beschreibung der Plumausbreitung von elektrischen Antrieben im Weltraum.cIm Fokus steht dabei das sogenannte „electron cooling“, ein Effekt, der die Wechselwirkungen zwischen den ausströmenden Plasmen und Satellitenoberflächen entscheidend beeinflusst.
Leuchttürme & Einzelvorhaben.
- ERC Starting Grant: Dr. Katharina Dobs
- LOEWE-Professuren: Prof. Dr. Sangam Chatterjee
- Heisenberg-Gruppe: Dr. Arash Rahimi-Iman
- Wirbeldynamik und Blow-up-Phänomene in zwei Dimensionen – Mohameden Ahmedou, Thomas Bartsch
- Ein grüner Korridor zwischen Namib-Wüste und Kalahari? – Christian Albrecht, Kai Hartmann, Frank Riedel
- Kombinatorische Ionenstrahldeposition von quaternären Schichtsystemen basierend auf thermochromem VO₂ – Martin Becker
- Effiziente Weißlicht-Emission in nicht-toxischen, eindimensionalen Perowskiten – Sangam Chatterjee, Johanna Heine
- Hochfrequenzbetrieb organischer Transistoren mit permeabler Basis – Ghader Darbandy, Hans Kleemann
- Neue Erkenntnisse zur 3D Nukleonstruktur mittels tiefinelastischer semi-inklusiver Elektronenstreuung mit CLAS12 am JLAB – Stefan Diehl
- Bindungsspezifische Fragmentierung von Peptiden mittels schneller Schwerionen – Michael Dürr
- Selbstanordnungsprozesse von organischen Molekülen auf Oberflächen – Daniel Ebeling
- Künstliche gemischtleitende Komposite mit einstellbaren elektrochemischen Eigenschaften für die Energiespeicherung und Energiewandlung – Matthias Thomas Elm
- Raman-Spektroskopie metallischer Oberflächen – Norbert Esser, Simone Sanna
- Baryonen und die QCD-Zustandsgleichung bei hohen Dichten – Christian Fischer
- Exotische Hadronen aus der Kontinuums-QCD II – Christian Fischer
- Neue Wege zur Synthese von schweren und superschweren Kernen – Sophie Heinz, Horst Lenske
- Resonanzen in einem funktionalen Zugang – Markus Huber
- REPLAY: Reproduzierbare Analyse von Lumineszenzdaten – Thomas Kolb, Sebastian Kreutzer
- Diachronismus in der Entstehung pleistozäner Flussterrassen – Thomas Kolb
- Offene Modellierungsaufgaben – offener Endzustand (OModA-E) – Janina Krawitz, Katrin Rakoczy, Stanislaw Schukajlow-Wasjutinski
- Mathematisches Modellieren mit Problem Posing (MoPro) – Janina Krawitz
- Dynamische Korrelationen in der Doppel-Photon-Emission und im doppelten Beta-Zerfall – Horst Lenske
- Understanding System Collapse: crisis and recovery in the social-ecological systems of premodern Brandenburg and Greater Poland – Jürg Luterbacher
- Multivariate glättende Gleichungen mit invertierbaren Matrizen – Matthias Meiners, Sebastian Mentemeier
- Vibrationsaufgelöste Rumpfanregungs-Spektroskopie von (quasi-)symmetrischen zweiatomigen Molekülionen – Stefan Schippers
- Lückenschluss im Jahrring-Netzwerk der Nordhemisphäre – Lea Schneider
- Offene Quantensysteme mit euklidischen und Echtzeit-Zugängen – Lorenz von Smekal
- Endlichkeitseigenschaften von Kac-Moody-Gruppen – Stefan Witzel
Gefördert durch Stiftungen, Ministerien oder internationale Programme.
- Heisenberg-Professur: Prof. Dr. Annika Thiel
- DAAD-Projekt: Effekt der analytischen Struktur der starken Wechselwirkung in schweren Mesonen (Doktorandenstipendium), Prof. Dr. Christian Fischer
- DLR-Projekt: ECHION – Entwicklung und Optimierung eines Hochfrequenz-Neutralisators für Ionentriebwerke
Angewandte Forschung & Transfer.
Bürgerforschung zu Umwelt, Klima und Urban Gardening unter Einsatz von Geodaten.
Kooperationen mit Wirtschaft und Verwaltung über TransMIT-Zentren, EFRE-Projekte und ZMI.
Fotobearbeitung: JLU/Elisa Monte; unbearbeitetes Originalfoto "Info": pexels.com; Abbildung "Internationale Studiengänge und Austauschprogramme": JLU/Elisa Monte; unbearbeitetes Originalfoto "Studierende", "Bachelor-, Master-, Lehramtsstudiengänge" und "Studieninteressierte": JLU/Katrina Friese.