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Sonderforschungsbereiche

Große interdisziplinäre Forschungsprojekte mit Beteiligung mehrer nationaler Hochschulen und Forschungseinrichtungen


SFB/TRR 227 - Ultraschnelle Spindynamik

Start 2018, Sprecher Prof. Dr. Martin Weinelt

Die Wissenschaftler der Freien Universität und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg arbeiten gemeinsam an neuen Konzepten zur ultraschnellen Manipulation magnetischer Systeme im Nanobereich. Im Zentrum der Forschung steht eine spezielle magnetische Eigenschaft von Elektronen − der sogenannte Spin.

Der  Sonderforschungsbereich widmet sich speziell der ultraschnellen Veränderung magnetischer Systeme. Gemeint ist damit Dynamik auf der Zeitskala von Femtosekunden, dem billiardsten Teil einer Sekunde. In den wenige Atomlagen dicken Materialien können die Eigenschaften maßgeblich über die Grenzflächen gesteuert werden. Die einzelnen Teilprojekte des SFB zielen darauf ab, das Verständnis der zugrundeliegenden Prozesse voranzutreiben und Schüsselelemente für spinbasierte Informationstechnologie zu liefern, die auch im Terahertz-Frequenzbereich arbeitet. So könnten langfristig Speichersysteme und Informationstechnologien entstehen, die auf ultrakurzen Zeitskalen einsetzbar sind. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das gemeinsame Vorhaben in den kommenden vier Jahren mit etwa 9,3 Millionen Euro.

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SFB 1078 - Proteinfunktion durch Protonierungsdynamik

Start 2013, Sprecher Prof. Dr. Joachim Heberle

Physiker, Chemiker und Biologen untersuchen in diesem Sonderforschungsbereich, welche Rolle die Verlagerung von Wasserstoffionen (Protonen) bei der Funktion von Proteinen spielt. Im Fokus der biophysikalischen Grundlagenforschung steht damit die sogenannte Protonierungsdynamik. Sie umfasst sowohl den Transfer von Protonen auf makromolekularer Ebene, der zu Veränderungen im Ladungszustand von Proteinen führt, als auch die lokale Verlagerung von Protonen in Netzwerken aus chemischen Wasserstoffbrücken.

Ziel ist es zu untersuchen, inwieweit diese Dynamik die Wirkungsweise von Proteinen steuern kann. Die Forschung könnte langfristig von Nutzen sein, um etwa die Entwicklung neuartiger Konzepte zur regenerativen Energiegewinnung wie die Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff durch Sonnenlicht zu unterstützen. Es kooperieren die Freie Universität und die Humboldt-Universität mit dem gemeinsamen medizinischen Fachbereich Charité - Universitätsmedizin Berlin, die Technische Universität Berlin und das Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie.

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SFB 658 - Elementarprozesse in molekularen Schaltern an Oberflächen

Laufzeit: 2005-2017

Molekulare Schalter sind zentrale Akteure in vielen biologischen Prozessen, zum Beispiel dem menschlichen Sehvermögen. Die rapide fortschreitende Miniaturisierung der elektronischen Bauelemente eröffnet die Möglichkeit, nach diesem Vorbild Moleküle als Bausteine einer zukünftigen „molekularen Nanotechnologie“ zu verwenden. In diesem Sonderforschungsbereich werden nanoskopisch kleine Schalter auf molekularer Basis realisiert und untersucht. Diese können wie ein elektrischer Schalter durch Felder, Ströme oder Kräfte zwischen mehreren Zuständen reversibel hin- und hergeschaltet werden und beruhen beispielsweise auf räumlichen Strukturänderungen oder auf Änderungen der optischen oder elektrischen Eigen-schaften der Moleküle.

Die Wissenschaftler erforschen die physikalischen und chemischen Grundlagen solcher Prozesse. Von besonderem Interesse sind molekulare Schalter im Kontakt mit Festkörperoberflächen, die für wohldefinierte molekulare Geometrien unabdingbar sind. Beteiligt sind neben der Freien Universität Berlin die Humboldt-Universität zu Berlin, die Technische Universität Berlin, die Universität Potsdam sowie das Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft und das Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik.

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Schlagwörter

  • Elementarprozesse in molekularen Schaltern an Oberflächen
  • Proteinfunktion durch Protonierungsdynamik
  • SFB 1078
  • SFB 658
  • SFB/TRR 227
  • Ultraschnelle Spindynamik