GRK 3014:  PhInt - Photopolarisierbare Grenzflächen und Membranen

• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie ; Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung ; Theoretische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521747072

Leben, wie wir es kennen, basiert zu einem großen Teil auf der Photosynthese, d. h. auf einem lichtgetriebenen Prozess, bei dem das absorbierte Licht zur Trennung von Ladungen über eine Membran verwendet wird. In der modernen Technologie sind lichtbasierte Prozesse von zentraler Bedeutung für die Modulation der Funktion von Zellen, für die fortgeschrittene Materialherstellung, z. B. Lithographie, oder für die Datenverarbeitung durch schnelles Umschalten von Materiezuständen oder die Nutzung von Licht selbst als Informationsträger. Schließlich ist Licht ein unverzichtbares Werkzeug für die Beobachtung, z. B. in der Superauflösungsmikroskopie zur Charakterisierung lebender Lebewesen und der Materie. Dies verdeutlicht, dass Licht grundlegende Prozesse antreibt und untersucht, die makroskopischen biologischen, aber auch chemischen oder physikalischen Eigenschaften und Funktionen zugrunde liegen. Darüber hinaus kann Licht zur präzisen räumlichen und zeitlichen Steuerung von Systemen und Prozessen eingesetzt werden. PHINT erforscht und implementiert Konzepte zur Nutzung von Licht, um (vorübergehende) strukturelle Veränderungen an Grenzflächen und Membranen zu steuern. Dabei erforscht PHINT die Beziehung zwischen der Struktur von Membranen und Grenzflächen, ihrer lichtgesteuerten Reaktivität und der Art und Weise, wie lokale molekulare, lichtgesteuerte chemische Ereignisse in makroskopische Eigenschaftsänderungen umgesetzt werden. Forschung und Ausbildung im Rahmen von PHINT gehen von der Vorstellung aus, dass die Wechselwirkung von Licht mit Membranen und Grenzflächen allgegenwärtig, nicht auf einzelne Systeme und Materialklassen beschränkt und somit wirklich interdisziplinär ist. Jede Gemeinschaft, die sich mit lichtempfindlichen Molekülen und Materialien beschäftigt, z. B. Photobiologie und Biophysik, lichtgetriebene homogene und heterogene Katalyse, nichtlineare Optik, verwendet eine andere Sprache und andere Konzepte, um experimentelle Beobachtungen und gezielte Anwendungen zu diskutieren. Diese Interdisziplinarität sowie die Bandbreite der möglichen Anwendungen machen es erforderlich, ein forschungsorientiertes Ausbildungsprogramm auf diesem Gebiet zu entwickeln. So bildet PHINT die Doktoranden in Materialkonzepten für lichtgesteuerte Grenzflächen, möglichen Anwendungen solcher Materialien, Charakterisierungs- und Simulationsmethoden zum Verständnis der molekularen Mechanismen der zugrundeliegenden Schaltprozesse aus. Ein zentrales Ziel ist es, die Grenzen zwischen den einzelnen Teildisziplinen abzubauen, eine gemeinsame wissenschaftliche Sprache zu entwickeln und die Doktoranden in die Lage zu versetzen, wissenschaftliche Anregungen aus den Nachbardisziplinen zu erhalten.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Friedrich-Schiller-Universität Jena
• Beteiligte Institution: Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF); Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V. (IPHT); Stiftung Deutsches Optisches Museum; Universitätsklinikum Jena
• Sprecher: Professor Dr. Benjamin Dietzek-Ivansic
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Holger Cartarius; Dr. Eva von Domaros; Professor Dr. Christian Eggeling; Professorin Dr. Stefanie Gräfe; Dr. Alexander Knebel; Privatdozent Dr. Martin Presselt; Professorin Dr. Indra Schröder; Professor Dr. Marek Sierka; Professorin Dr. Isabelle Staude; Professor Dr. Andrey Turchanin; Professor Dr.-Ing. Lothar Wondraczek