Die Vernetzung in der Wissenschaft ausbauen

Das Instrument

Mit der Etablierung neuer Forschungskooperationen sollen Helmholtz Virtuelle Institute Aufbau- bzw. Vorbereitungsarbeiten mit einem erkennbaren Mehrwert für größere strategische Forschungsvorhaben leisten. Darüber hinaus will die Helmholtz-Gemeinschaft mit den Fördermaßnahmen auch zur Stärkung der Hochschulen im deutschen Wissenschaftssystem beitragen. Ein zusätzliches Anliegen der Fördermaßnahme ist die Einbeziehung herausragender internationaler Partnerinstitutionen. 

Ein Helmholtz Virtuelles Institut führt im Kern die Kompetenzen eines oder mehrerer Helmholtz-Zentren mit einer oder mehreren Hochschulen zusammen, um auf einem wichtigen Forschungsgebiet ein Kompetenz-Zentrum von internationaler Bedeutung und Attraktivität zu schaffen. Zusätzliche Partner aus dem In- und Ausland können als assoziierte Partner einbezogen werden. 

Helmholtz Virtuelle Institute verfügen über eine eigene Führungs- und Managementstruktur und erarbeiten besondere Konzepte zur Qualifizierung ihrer wissenschaftlichen Nachwuchskräfte. Sie werden über drei bis fünf Jahre mit maximal 600.000 Euro jährlich aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds gefördert und können zur Vorbereitung größerer Verbünde wie etwa der Helmholtz-Allianzen genutzt werden.

Im Rahmen der bisherigen fünf Ausschreibungsrunden wurden bzw. werden mit insgesamt fast 100 Millionen Euro 99 Virtuelle Institute gefördert, an denen 326 Hochschulpartner von 61 verschiedenen deutschen Hochschulen beteiligt sind. Davon flossen bzw. fließen rund 56 Millionen Euro an die Hochschulen.

Das Verfahren

Die sechste Ausschreibungsrunde der Helmholtz Virtuellen Institute wurde am 30. September 2011 veröffentlicht. Anträge auf Einrichtung eines Virtuellen Instituts konnten nur im Zuge einer Ausschreibung der Geschäftsstelle der Helmholtz-Gemeinschaft von den Helmholtz-Zentren eingereicht werden. Die Bewerbungsfrist endete am 20. Januar 2012. Die Vergabe erfolgte nach einem wettbewerblichen Verfahren mit externer Begutachtung und durch eine anschließende Präsentation der Anträge vor einem Auswahlpanel.

Zur aktuellen Ausschreibung Helmholtz Virtuelle Institute
Es ist eine weitere Ausschreibung im kommenden Jahr geplant.

 

Zwölf neue Virtuelle Institute ab Juli 2011

In-Situ Nano-Imaging of Biological and Chemical Processes

Beteiligte Partner: DESY , KIT, Universität Göttingen, Universität Heidelberg, Universität Karlsruhe, Dresden (TU)
Kontakt: Prof. Dr.Christian Schroer, DESY

Die Entwicklung von bildgebenden Verfahren mit Hilfe von Röntgenstrahlen, die einen zerstörungsfreien Blick ins Innere von organischen und anorganischen Proben bis hin zu Auflösungen im Bereich von Nanometern ermöglichen, ist Aufgabe dieses virtuellen Instituts. Die Röntgenmikroskope bei PETRA III, FLASH und später am Europäischen XFEL werden für die Untersuchungen mit speziellen Probenumgebungen ausgerüstet, um Fragen aus der Biologie (Membrane, Zellstruktur, Selbstaggregation) und Chemie (Katalyse, Redox- und Fallungsreaktionen) zu behandeln. Unter der Leitung des DESY beteiligen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Bereichen Röntgenmikroskopie, Biologie und Chemie an dem virtuellen Institut.

Understanding and overcoming resistance to apoptosis and therapy in leukemia

Beteiligte Partner: DKFZ, Universität Duisburg-Essen, Universität Würzburg, Universität Ulm, University of London, Technical University of Denmark, Nationales Centrum für Tumorerkrankungen Heidelberg (NCT)
Kontakt: Prof. Dr. Peter Lichter und Prof. Dr. Daniel Mertens, DKFZ

Ein ungelöstes Problem bösartiger Krebserkrankungen ist die Widerstandsfähigkeit von Tumorzellen gegenüber dem programmierten Zelltod (Apoptose) und Chemotherapeutika. 
Ziel des virtuellen Institutes unter der Leitung des DKFZ ist es, grundlegende und übertragbare Resistenzmechanismen von Tumorzellen zu verstehen und die Erkenntnisse auf die klinische Anwendung zu übertragen. So wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Widerstandsfähigkeit der Tumorzellen mit biologisch aktiven Substanzen durchbrechen, den molekularen Wirkmechanismus dieser Substanzen verstehen und ihr therapeutisches Potential in klinischen Studien testen. Als Modellsystem eignet sich dabei die Chronisch Lymphatische Leukämie, die die häufigste Leukämie der westlichen Welt ist.

Integrated Climate and Landscape Evolution Analyses

Beteiligte Partner: GFZ, Universität Greifswald, TU Cottbus, Polnische Akademie der Wissenschaften
Kontakt: Prof. Dr. Achim Brauer, GFZ

Die Klima- und Landschaftsentwicklung im Gebiet zwischen Nordostdeutschland und Nordwestpolen ist Schwerpunkt des virtuellen Instituts unter der Leitung des GFZ. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen durch die Verknüpfung unterschiedlicher Daten ein umfassendes Verständnis der Landschaftsentwicklung bekommen und zwischen natürlichen Prozessen und vom Menschen bestimmten Einflüssen unterscheiden. Dazu wurde ein Konzept entwickelt, um unterschiedlich zeitskalierte Informationen und Daten integriert zu analysieren. Ziel der Forschung ist es, eine Plattform für die prozessbasierte Analyse von Klima- und Umweltveränderungen bereitzustellen, um damit zukünftige Änderungen besser abschätzen und effiziente Anpassungsstrategien entwickeln zu können.

Nuclear Astrophysics Virtual Institute

Beteiligte Partner: GSI, FZJ, HZDR, Universität Frankfurt am Main, Universität Würzburg, Universität Gießen, Universität Bonn, Universität Darmstadt, Universität Basel, Michigan State University, Schwerionenbeschleunigeranlage (GANIL) im französischen Caen
Kontakt: Prof. Dr. Karlheinz Langanke, GSI

Hydrostatisches Brennen in Sternen und die Synthese von schweren Elementen im Universum durch den R-Prozess sind grundlegende Fragen der nuklearen Astrophysik, die von Kernphysikern, Astrophysikern und Astronomen untersucht werden. An den Experimentieranlagen der Partner können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Eigenschaften der am R-Prozess beteiligten Kerne untersuchen.

The Helmholtz Virtual Institute of Complex Molecular Systems in Environmental Health – HICE

Beteiligte Partner: HMGU, MDC, KIT, Universität Rostock, Universität München, University of Eastern Finland, University of Cardiff, University of Luxembourg
Kontakt: HMGU, Prof. Dr. Ralf Zimmermann

Welche Effekte haben feinste luftgetragene Staubpartikel (Aerosole), die durch Verkehr, Industrie oder Haushalte erzeugt werden, auf die menschliche Gesundheit? In dem Virtuellen Institut untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diese Frage, indem sie Lungen- und Tiermodelle solchen anthropogenen Aerosolen aussetzen und  diese Aerosole außerdem umfassend chemisch und physikalisch analysieren. Langfristig sollen so Ursachen und Mechanismen umweltbedingter Erkrankungen untersucht und Biomarker für Exposition, Gefährdung und Gesundheitseffekte identifiziert werden.

Dynamic Pathways in Multidimensional Landscapes

Beteiligte Partner: Stanford, USA (SLAC), Max-Born-Institut, Max-Planck-Institut für Biophysik, FU Berlin, TU Berlin, Universität Duisburg-Essen, Universität Potsdam, Universität Hamburg, Universität Amsterdam
Kontakt: Prof. Dr. Alexander Föhlisch, HZB

Die Forscherinnen und Forscher des Virtuellen Instituts Dynamic Pathways in Multidimensional Landscapes untersuchen die Wirkprinzipen funktionaler Materialien, deren Eigenschaften durch ihre Bausteine und deren Wechselwirkung untereinander und mit der Struktur bestimmt werden. Dabei spielen Eigenschaften wie Spin, Ladung und orbitale Besetzung eine große Rolle. Die dadurch erzeugte Funktionalität kann man nutzen und sogar beeinflussen, um z.B. Energie zu gewinnen und zu wandeln oder Daten zu speichern und zu kommunizieren. Instrumentell fußt das Virtuelle Institut auf den beschleunigerbasierten Röntgenquellen der beiden beteiligten Helmholtz-Zentren HZB und DESY und den Instrumenten der Partnereinrichtungen. Der im virtuellen Institut entwickelte Forschungsansatz wird auch Nachwuchswissenschaftler für die Arbeit am Europäischen XFEL ausbilden und Ideen für die Wissenschaft an dieser zukünftigen Quelle liefern.

Functional nanomaterials for multimodality cancer imaging (Nano Tracking)

Beteiligte Partner: HZDR , Universität Münster, Universität Heidelberg, Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, OncoRay Dresden, Monash University Melbourne, University College Dublin
Kontakt: Dr. Holger Stephan, HZDR

Das virtuelle Institut “Nano Tracking” unter der Leitung des HZDR beschäftigt sich mit der Entwicklung von neuen maßgeschneiderten Nanomaterialien für den Einsatz in der Tumordiagnostik. In Zusammenarbeit mit den erforschen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler spezielle Wechselwirkungen in Nanomaterialien und ihre Verteilung in vitro und in vivo .  Nanomaterialien können in der nichtinvasiven Bildgebung nützliche Funktionen erfüllen, da sie als Transportvehikel überall im Körper hingelangen.

Memory Effects in Resistive Ion-beam Modified Oxides (MEMRIOX)

Beteiligte Partner: HZDR, FZJ, TU Aachen, TU Freiberg, Universität Dresden, Universität Jena, ETH Zürich, University of California
Kontakt: Dr. Sibylle Gemming, HZDR

Das virtuelle Institut “Memriox” ist eine gemeinsame Forschungsinitiative zu ionenstrahlmodifizierten memristiven Materialien auf Oxidbasis. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen unter der Leitung des HZDR nanoskalige Strukturen, deren elektrischer Widerstand sich durch einen Stromfluss einstellen lässt und die über diesen „memristiven“ Effekt als Schalter wie als nichtflüchtiger Speicher fungieren können. Diese Technologie spielt eine Rolle in der Entwicklung von  Chips als Speichermedien und Logikbausteine, Stichwort „More-Moore“ und „More-Than-Moore“-Konzepte.

Multifunctional Biomaterials for Medicine

Beteiligte Partner: HZG, HZB, FU Berlin, Universität Freiburg
Kontakt: Prof. Dr. Andreas Lendlein, HZG

Multifunktionale Biomaterialien können Bestandteil medizinischer Therapien sein. Die Interaktion von Proteinen mit Biomaterialien beeinflusst deren Funktionalität, ist aber bislang nicht ausreichend verstanden und kontrollierbar. In dem virtuellen Institut wird der Einfluss der Proteinadsorption auf die biophysikalischen Eigenschaften von polymeren Biomaterialien und deren biologische Wechselwirkung untersucht. Ein Beispiel ist funktionalisierte Gelatine für die Geweberegeneration. Ziel des Forschungsprojekts ist es, ein grundsätzliches Methodenspektrum zur Untersuchung der Biomaterial-Protein-Interaktion zu etablieren und die Rolle der Proteinadsorption zu verstehen.

Viral Strategies of Immune Evasion VISTRIE

Beteiligte Partner: HZI, Universität Hannover (MedH), Universität Düsseldorf, University of Rjeka
Kontakt: Luka Cicin-Sain, HZI

Neue relevante Prinzipien der Immunfunktionen erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im virtuellen Institut „VISTRIE“. Unter der Leitung des HZI werden Forscher neue virale immunmodulatorische Mechanismen aufdecken, die Einblicke in die Funktion des Wirtsimmunsystems liefern. Dabei konzentrieren sie sich auf die Herpesviren (Cytomegalievirus) als Werkzeuge zur Erforschung des Immunsystems. Eine bessere Kenntnis der Immunfunktionen wird neue Perspektiven für die Prävention und Therapie von Infektionskrankheiten aufzeigen.

New X-ray analytic methods in material science (VI-NXMM)

Beteiligte Partner: KIT, HZG, TU München und Eidgenössische Materialprüfungsanstalt EMPA 
Kontakt: Prof. Dr. Jürg Leuthold

Neue Methoden der Röntgenanalyse für Materialuntersuchungen sind das Forschungsthema des virtuellen Instituts unter der Leitung des KIT. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler werden neue bildgebende Röntgensysteme an Synchrotronstrahlrohren und Röntgenröhren für die Materialanalyse im Mikro- und Submikrometerbereich einrichten, die zu Verbesserungen in der Materialentwicklung beitragen sollen.

Helmholtz Virtual Institute Gasification Technology (HVIGasTech)

Beteiligte Partner: KIT, FZJ, DLR, TH Aachen, TU Clausthal, Paul Scherrer Institut, Energy research Center of Netherlands
Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Thomas Kolb

Das virtuelle Helmholtz-Institut für Vergasungstechnik konzentriert sich auf die Modellierung des Vergasungsprozesses von festen/flüssigen Brennstoffen im Flugstromvergaser. Hierfür werden die Expertisen vom KIT und seinen Partner im Bereich der thermo-chemischen Brennstoffumwandlung unter hohem Druck  gebündelt. Ziel des virtuellen Instituts ist die Entwicklung eines wissensbasierten Simulationswerkzeugs zur Auslegung und zum Scale-up von technischen Flugstromvergasern für eine große Bandbreite von Einsatzstoffen und Produkten (chemische Produkte, chemische Energieträger, Strom und Wärme). Die Hochdruck-Flugstromvergasung ist eine wichtige Technologie für eine effiziente Energieumwandlung.