GRK 2905:  Ultraschnelle Nanoskopie: von Einteilchen-Dynamik zu kooperativen Prozessen

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie ; Grundlagen der Biologie und Medizin ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 502572516

Die nächste Generation von Promovierenden wird eine Berufswelt vorfinden, in der Innovationen in der Wissenschaft sowie in Quanten-, Nano- und Biotechnologien entscheidend von einem präzisen Verständnis des Nanokosmos abhängen. Da die elementaren Bausteine kondensierter Materie ständig in Bewegung sind, reicht hierfür statische Mikroskopie oft nicht aus. Um nachzuvollziehen, wie sich Funktion aus mikroskopischer Dynamik ergibt, sind ultraschnelle Videos aus der Nanowelt erforderlich. Das Graduiertenkolleg wird Promovierende ausbilden und in die Lage versetzen, diesen langersehnten Traum zu verwirklichen. Aufbauend auf jüngsten Durchbrüchen im Umfeld des Regensburg Center for Ultrafast Nanoscopy (RUN) wird eine radikal neue Strategie verfolgt, um die Dynamik der Materie auf der Quantenebene zu visualisieren. Mit neu entwickelten Nanovideographie-Konzepten werden Elementardynamik auf atomarer Skala und resultierende kooperative Prozesse in Systemen mit zunehmender Komplexität direkt in Ultrazeitlupenfilmen verfolgt. Dynamische Schlüsselprozesse von einzelnen Molekülen bis hin zu biomolekularen und Festkörper-basierten Nanostrukturen werden durch komplementäre Methoden, wie ultraschnelle Rastertunnel-, Impuls-, Nahfeld-, Superauflösungs-, Rasterkraft- und Kryo-Elektronenmikroskopie aufgelöst. Ausgehend von kohärenter elektronischer Dynamik wird systematisch verfolgt, wie sich Anregung ausbreitet und schließlich Kernbewegungen hervorruft. Die Promovierenden werden in enge Kooperationen zwischen Experiment und Theorie sowie zwischen Physik und Biologie eingebunden. Die Möglichkeit, echte Filme aus der Nanowelt aufzuzeichnen, dürfte eine ähnliche wissenschaftliche Revolution auslösen wie die Erfindung höchstauflösender Mikroskopie. Die zu erwartenden Erkenntnisse könnten Anwendung in künftiger Elektronik, Quanteninformationsverarbeitung, (bio)chemischer Reaktionskontrolle, Optogenetik, molekularen Nanotechnologien und Optoelektronik finden. Die ganzheitliche Ausbildung in einem hochaktuellen Forschungsgebiet mit starkem interdisziplinärem Bezug eröffnet damit hervorragende Karriereperspektiven sowohl in der akademischen als auch in der industriellen Forschung. Das Ausbildungsprogramm umfasst Spezialvorlesungen, Kolloquien, Journal Clubs, Tagungen, Seminare, externe Workshops und eine Sommerschule. Ein Forschungsaufenthalt im Ausland, Präsentationen auf internationalen Konferenzen und der Austausch mit Gastwissenschaftlern sollen die Doktoranden mit der internationalen Elite vernetzen. Um praktische Erfahrungen zwischen verschiedenen Forschungsdisziplinen zu fördern, sind gemeinsame Laborbesichtigungen, informelle Diskussionen und enge Theorie-Experiment-Kollaborationen geplant. Die Promovierenden werden in den Konzepten und Regeln guter wissenschaftlicher Praxis und des Datenmanagements ausgebildet und für Gender-Fragen sensibilisiert. Neben wissenschaftlichen Aspekten wird auch der persönlichen Entwicklung der Promovierenden breiter Raum gegeben.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Universität Regensburg
• Sprecher: Professor Dr. Rupert Huber
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Ferdinand Evers; Professorin Dr. Isabella Gierz-Pehla; Professor Dr. Franz J. Giessibl; Professorin Dr. Milena Grifoni; Professorin Dr. Dina Grohmann; Professor Dr. John Lupton; Professor Dr. Jascha Repp; Professor Dr. Klaus Richter; Professor Dr. Sascha Schäfer; Dr. Jan Wilhelm; Professorin Dr. Christine Maria Ziegler