Forschungsbereich Schlüsseltechnologien

Neue Bauelemente für die Computer der Zukunft, energiesparende Supercomputer und maßgeschneiderte Materialien und Werkstoffe für den Einsatz in Technik und Medizin zählen zu den wichtigsten Schlüsseltechnologien von morgen.

Aufgabe

Der Forschungsbereich Schlüsseltechnologien zielt auf die Entwicklung generischer Technologien, um die Zukunftsfähigkeit unserer Gesellschaft zu sichern.

Zoom: .; Nano-Spintronics-Cluster-Tool. Jülicher Wissenschaftler erforschen die Grundlagen für die Datenspeicher von morgen.
Bild: Digitalfotografie, Ralf-Uwe Limbach, Forschungszentrum Jülich

Dabei decken die im Forschungsbereich verfolgten Forschungsprogramme die ganze Bandbreite von der Grundlagenforschung bis zur Anwendung ab, wirken multidisziplinär zusammen und können auf eine herausragende großforschungsspezifische Infrastruktur zurückgreifen. Der Forschungsbereich unterstützt die Hightech-Strategie des Bundes, speziell in den Bereichen Bio- und Nanotechnologie, Mikro- und Nanoelektronik, Optische Technologien, Mikrosystem- und Werkstofftechnik sowie Informationsund Kommunikationstechnologie. Er agiert dabei als Taktgeber für Innovation und als Entwickler für diese Zukunftsfelder, die die Spitzenstellung von Deutschland sichern und die Wettbewerbsfähigkeit des Wirtschaftsstandorts erhalten sollen. Der Forschungsbereich Schlüsseltechnologien orientiert sich an den Empfehlungen der Forschungsunion bezüglich der definierten Zukunftsfelder, dem Votum des Nationalen Bioökonomierates sowie den strategischen Überlegungen der EU für die Schlüsseltechnologien.

Ausblick

Der Forschungsbereich Schlüsseltechnologien verfolgt eine grundlagenorientierte und anwendungsoffene Forschung. Energie, Gesundheit, Mobilität, Sicherheit und Kommunikation kristallisieren sich als die Bedarfsfelder heraus, für die nachhaltige Technologien entwickelt werden. Daher stärkt der Forschungsbereich die bestehenden Programme in den Bereichen Material- und Nanowissenschaften, Informations- und Kommunikationstechnologien sowie Lebenswissenschaften. Neue forschungsbereichsübergreifende Themen sind Technologie und Simulation in der Medizin, nachhaltige Bioökonomie, Struktur- und synthetische Biologie sowie Simulation, Datenmanagement und -analyse im Exascalebereich. Die Forscherinnen und Forscher arbeiten an materialwissenschaftlichen, chemischen und physikalischen Vorgängen, die Anwendung in der Energieversorgung, der Mobilität des Menschen und in medizinischen Therapien finden werden.

Forschungsprogramme

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Supercomputing

Die Verarbeitung von großen Datenmengen oder die Modellierung komplexer Systeme sind wichtige Werkzeuge für die Forschung. Mit seinen Schwerpunkten Hochleistungsrechnen und Grid-Computing stellt das Programm unverzichtbare Infrastrukturen für die deutsche Wissenschaft bereit.

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Grundlagen für zukünftige Informationstechnologien

Nach dem Mooreschen Gesetz werden Bauelemente auf einem Chip weiter in rasantem Tempo schrumpfen. Doch wie klein kann ein Bauelement werden, ohne seine physikalische Funktion zu verlieren?

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NANOMIKRO: Wissenschaft, Technologie und Systeme

In diesem Programm werden neue, funktionale Mikrosystemstrukturen aus Kunststoffen, Metallen oder Keramiken entwickelt und Anwendungspotenziale von nanostrukturierten Materialien untersucht.

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$Links: EBSD-Mapping (Electron Beam Secondary Diffraction) eines TiAl-Gefüges. Rechts: Flugturbinen-Verdichterschaufeln. Quelle: GKSS$: .

Funktionale Werkstoffsysteme

In diesem Programm werden neuartige metallische und funktionale, polymerbasierte Werkstoffsysteme entwickelt, die beim Leichtbau in der Verkehrs- und Energietechnik, in der chemischen Prozesstechnik, in der zukünftigen Wasserstofftechnik sowie in der Medizintechnik eingesetzt werden können.

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BioSoft: Makromolekulare Systeme und biologische Informationsverarbeitung

An der Grenzfläche zwischen Physik, Chemie und Biologie entwickeln sich derzeit faszinierende Forschungsgebiete und neue technologische Ansätze. Im Bereich der Weichen Materie (Soft Matter) werden die Eigenschaften von Makromolekülen und ihr kooperatives Verhalten auf Längenskalen von Nano- bis Mikrometern untersucht.

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BioGrenzflächen: Molekulare und zelluläre Interaktionen an funktionellen Grenzflächen

Im Programm BioGrenzflächen verfolgen Biologen, Chemiker, Physiker, IT-Spezialisten, Ingenieure und Mathematiker das Ziel, lebende Systeme zu steuern.

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Technologie, Innovation und Gesellschaft

Ziel des forschungsbereichsübergreifenden Programms ist die Erforschung ökologischer, ökonomischer, politischer, ethischer und sozialer Aspekte neuer Technologien, um die Entscheidungsfindung in Politik, Wirtschaft und Gesellschaft zu unterstützen.

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Die Programme in der Förderperiode 2010-2014

Am Forschungsbereich Schlüsseltechnologien sind drei Helmholtz-Zentren beteiligt: das Forschungszentrum Jülich, das Helmholtz-Zentrum Geesthacht für Material- und Küstenforschung (HZG) sowie das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Der Forschungsbereich umfasst sechs Programme sowie das Programm Technologie, Innovation und Gesellschaft (gemeinsam mit dem Forschungsbereich Energie):