Helmholtz-Gemeinschaft

Helmholtz Virtuelle Institute

Mit der Etablierung neuer Forschungskooperationen leisten Helmholtz Virtuelle Institute Aufbau- bzw. Vorbereitungsarbeiten mit einem erkennbaren Mehrwert für größere strategische Forschungsvorhaben der Helmholtz-Gemeinschaft. Darüber hinaus tragen diese Forschungsverbünde auch zur Stärkung der Hochschulen im deutschen Wissenschaftssystem bei. Ein zusätzliches Anliegen der Fördermaßnahme ist die Einbeziehung herausragender internationaler Partnerinstitutionen und die Kooperation mit der Wirtschaft.

Das Instrument

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 sechs Ausschreibungsrunden wurden bzw. werden mit insgesamt fast 129 Millionen Euro 110 Virtuelle Institute gefördert, an denen 326 Hochschulpartner von 67 verschiedenen deutschen Hochschulen beteiligt sind. Davon flossen bzw. fließen rund 55 Millionen Euro an die Hochschulen.


 

Elf neue Virtuelle Institute ab Juli 2012

Biological timing in a changing marine environment: Clocks and rhythms in polar pelagic organisms

Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI)

Das Ziel des geplanten Helmholtz-Virtuellen-Instituts ist die Bildung eines Exzellenzzentrums internationaler Ausrichtung: Erforscht werden sollen die Prinzipien, Interaktionen und die Evolution endogener biologischer Rhythmen und Uhren pelagischer Organismen der Polarregionen. Der Schwerpunkt soll dabei auf wirbellosen Arten liegen, die aufgrund ihrer Biologie eine Schlüsselfunktion in diesen Ökosystemen einnehmen. Das Helmholtz-Virtuelle-Institut vereinigt die Expertise des AWI mit der Kernkompetenz eines weiteren Helmholtz-Instituts, zweier Deutscher Universitäten, sowie von zwei internationalen Kooperationspartnern. Durch die Etablierung des Virtuellen-Instituts erlangt die Helmholtz Gemeinschaft im Verbund mit dem AWI und seinen Kooperationspartnern eine führende Position auf diesem innovativen Forschungsfeld.

Deutsche Hochschulpartner: Charité Berlin, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg

Ausländische Partner: University of Padua (Italien), Australian Antarctis Division

Plasma wakefield acceleration of highly relativistic electrons with FLASH

Deutsches Elektronen Synchrotron (DESY)

Das Helmholtz-Virtuelle-Institut zur Plasma Wakefield Beschleunigung hochrelativistischer Elektronen vereint führende Beschleunigerzentren Deutschlands und der Welt zur Arbeit an Kernfragen der Beschleunigerforschung. Das Programm wird von den einzigartigen Installationen der Partnerlabore profitieren, insbesondere am DESY aber auch am LBNL und SLAC, und so einen signifikanten Fortschritt in der Aufgabenstellung erzielen, Teilchenbündel mittels plasmabasierten Techniken mit guter Strahlqualität auf hohe Energien zu beschleunigen. Den Kern des Virtuellen-Instituts bildet das Verständnis der grundlegenden Mechanismen mithilfe mehrerer Schlüsselexperimente mit hochqualitativen Strahlen unter Nutzung von modernsten Diagnosetechniken und hochpräzisem Zeitabgleich. Die zusätzliche Laserexpertise der Universität Hamburg rundet die Fähigkeiten
ab, die sich um die einzigartigen und anspruchsvollen Elektronenbeschleuniger und Freie Elektronen Laser bei DESY gebildet haben und diesem VI zum Erfolg verhelfen werden.

Deutsche Hochschulpartner: Universität Hamburg

Ausländische Partner: John Adams Institute (UK), Lawrence Berkely National Laboratory (USA), SLAC National Accelerator Laboratory (USA)

Solar SynGas

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Das Virtuelle-Institut SolarSynGas verfolgt das langfristige Ziel, Brennstoffe mittels Synthesegasherstellung aus erneuerbaren Rohstoffen und Energiequellen über eine thermochemische Route effizient und wirtschaftlich herzustellen. Die beteiligten Arbeitsgruppen aus dem Bereich der Solar- und Werkstoffforschung verfügen über die notwendige Kompetenz, um die erforderlichen Grundlagen und Technologien zur Erzeugung regenerativer Brennstoffe zu erarbeiten. Grundlegende experimentelle Untersuchungen sollen zu einem detaillierten Verständnis der Mechanismen von Gas-Feststoff Reaktionen, Transportprozessen und der den energetischen Wirkungsgrad bestimmenden Eigenschaften des Systems führen. So werden effiziente und praktikable Wege zur solaren thermochemischen Produktion organischer Wertstoffe, insbesondere Brennstoffe, identifiziert und – darauf aufbauend – geeignete Solarreaktoren und Solarprozesse entwickelt und getestet. Das Konsortium aus Solarforschung und Werkstoffforschung des DLR und den drei Universitäten KIT, TU Clausthal und ETH Zürich besitzt herausragende multi-disziplinäre Kenntnisse in Materialsynthese, Charakterisierung und Optimierung von Redoxsystemen, experimenteller Analyse von atomaren Transportprozessen in Festkörpern als auch der Kopplung von endothermen Redoxreaktionen mit konzentrierter Solarstrahlung in innovativen Reaktorkonzepten.

Deutsche Hochschulpartner: TU Clausthal

Ausländische Partner: ETH Zürich (Schweiz)

RNA dysmetabolism in Amytrophic Lateral Sclerosis and Frontotemporal Dementia

Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE)

In dem Helmholtz-Virtuellen-Institut werden die vorhandenen Forschungen am DZNE mit der sehr großen und international anerkannten Expertise zum Thema Frontotemporale Demenz (FTD) und Amytrophe Lateralsklerose (ALS) an der Universität Ulm zusammengebracht. Aktuelle Forschung hat gezeigt, dass eine Störung des RNA Metabolismus in der Ätiologie von ALS und FTD involviert ist. Ziel des neuen virtuellen Instituts ist jetzt, Mechanismen aufzuklären, die diese Störungen im RNA-Stoffwechsel hervorrufen. Letztlich soll damit geklärt werden, welche Folgen das für die Funktion der Nervenzellen hat. Dabei nehmen die Wissenschaftler vor allem den Stoffwechsel und die Bildung neuer Synapsen genauer unter die Lupe. Beide spielen eine wichtige Rolle für die Nervenzellen und können die Ursache für einen Funktionsverlust und das Absterben von Nervenzellen und damit für neurodegenerative Erkrankungen sein.

Deutsche Hochschulpartner: Universität Ulm

Ausländische Partner: University of Umea (Schweden), Université de Strasbourg (Frankreich), INSERM U692

Virtual Institute for Topological Insulators

Forschungszentrum Jülich

Das Virtuelle-Institut fokussiert sich auf eine neue Klasse von topologischen Phasen, die kürzlich entdeckt wurden, den sogenannten topologischen Isolatoren (TI). Das Gebiet der topologischen Isolatoren ist immer noch in den Anfängen. Eine wesentliche experimentelle Herausforderung besteht darin, ein isolierendes Volumenmaterial zu erhalten, bei dem die Leitfähigkeit nur von den topologischen Oberflächenzuständen getragen wird. Im Virtuellen-Institut werden verschiedenste Ansätze verfolgt, um dieses Ziel zu erreichen, wie z.B. das Wachstum von Volumenkristallen, die mechanische Exfoliation, die kontrollierte Dotierung sowie die Schichtabscheidung mittels Molekularstrahlepitaxie (MBE). Das zentrale Ziel der Forschungsarbeiten ist die Physik der topologischen Zustände zu entschlüsseln, wie z.B. topologische magneto-elektrische Effekte und Majorana Fermionen bei topologischen Isolatoren in Verbindung mit s-Wellen Superleitern.

Deutsche Hochschulpartner: RWTH Aachen, Universität Würzburg

Ausländische Partner: Shanghai Institute of Microsystems and Information Technology (China), Chinese Academy of Sciences (China)

New states of matter and their excitations

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

Der unglaubliche Reichtum von metallischen, magnetischen und supraleitenden Verbindungen bringt seit Jahrzehnten unerwartete Ergebnisse. Das gilt nicht nur für die Grundlagenforschung sondern auch für die Materialwissenschaft: Solche Systeme bilden die Basis unzähliger technischer Anwendungen, die unsere Gegenwart bestimmen. Die Suche nach fundamental neuen Phasen der Materie ist deshalb ein zentrales Unterfangen an der Schnittstelle von Grundlagen- und angewandter Forschung und das systematische Verständnis neuer Phasen ist der Schlüssel für langfristige technologische Innovation, wie z.B. die Suche nach Quantencomputern. Hierbei haben kürzlich etliche Durchbrüche Wissenschaftler mit unterschiedlichem Hintergrund vereint, um die speziellen Eigenschaften dieser Phasen zu verstehen und um zu untersuchen, wie sie genutzt werden können. Das Potential dieser Durchbrüche, teilweise basierend auf der Aussicht, topologische Quantencomputer zu realisieren, hat zu einer substantiellen finanziellen Förderung in Europa, Asien und Nordamerika geführt. In Deutschland bestehen derzeit keine vergleichbaren Aktivitäten, obwohl weltweit einflussreiche Forscher in diesem Feld tatsächlich hier arbeiten. Das Helmholtz-Virtuelle-Institut zielt darauf ab, die führenden Wissenschaftler zusammenzubringen, um diese wissenschaftliche Herausforderung anzunehmen. Es wird den ersten Schritt darstellen, hier eine Forschergemeinschaft zu organisieren, Nachwuchswissenschaftler für die Zukunft auszubilden und die komplementäre Expertise der Forscher in Deutschland und ihrer weltweiten Partner zusammenzubringen.

Deutsche Hochschulpartner: TU Berlin, FU Berlin, TU Dresden, Georg August Universität Göttingen, TU Dortmund

Ausländische Partner: Princeton University (USA), University of Oxford (UK), University of La Plata (Argentinien), California Institute of Technology (USA), SNS Oak Ridge National Laboratory (USA)

Microstructure control for thin-film solar cells

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

Photovoltaische Bauelemente, die zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität betrieben werden, sind in kurzer Zeit zu einer der wichtigsten „sauberen“ Energiequellen geworden. Die Optimierung von Dünnschichtsolarzellen für eine solche Anwendung bestand in Vergangenheit hauptsächlich aus systematischem Ausprobieren. Ein detailliertes Verständnis der Beziehungen zwischen Wachstumsprozessen, strukturellen Defekten, Eigenspannung und elektrischen Eigenschaften würden sich sehr positiv auf die Entwicklung dieser Bauelemente auswirken. In dem Helmholtz-Virtuellen-Institut wird die Bildung struktureller Defekte und Eigenspannung während des Wachstums von Dünnschichtschichtsolarzellen durch Kombination verschiedener Experiment- und Simulationstechniken untersucht.

Deutsche Hochschulpartner: TU Berlin, FU Berlin, TU Darmstadt

Ausländische Partner: University of Oxford (UK), ETH Zürich (Schweiz), SuperStem (UK)

In vivo studies of biodegradable magnesium based implant materials (MetBioMat)

Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung (HZG)

Kostenreduktion und Verbesserung der Lebensqualität sind wesentliche treibende Faktoren im Gesundheitswesen. Abbaubare Implantatmaterialien können hier signifikant beitragen: Was bereits für Polymere möglich ist, soll auch für Metalle gelten. Das Virtuelle-Institut wird dazu beitragen, indem aluminiumfreie, bioabbaubare Magnesiumlegierungen entwickelt werden, die insbesondere bei orthopädischen Anwendungen zum Einsatz kommen. Von besonderer Bedeutung sind hierbei abbaubare Implantate, die für Kinder entwickelt werden. Die einzigartige Kombination der Partner – drei führende Kliniken (Universitätskrankenhaus Hamburg Eppendorf, Medizinische Hochschule Hannover und Universitätskrankenhaus Graz), mehrere Institute der Universitäten in Hamburg, Kiel und Hannover, sowie zwei norddeutschen Firmen – wird es HZG ermöglichen, seine Vorreiterrolle im Bereich bioabbaubarer Magnesiumlegierungen auszubauen. Daher ist MetBioMat die Keimzelle für ein zukünftiges Translationszentrum „Metallische Biomaterialien“. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit in MetBioMat zusammen mit der frühzeitigen Einbindung der Anwender und Hersteller deckt alle relevanten Fragestellungen, Techniken und Herangehensweisen ab, die zur Durchführung dieses ambitionierten Projektes notwendig sind. Darüber hinaus werden so hochqualifizierte Nachwuchswissenschaftler, die interdisziplinäre Denk- und Herangehensweisen in ihrer täglichen Arbeit praktizieren für einen Wachstumsmarkt ausgebildet.

Deutsche Hochschulpartner: Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, MH Hannover

Ausländische Partner: Medizinische Universität Graz (Österreich)

Dead Sea Research Venue – DESERVE

Karlsruher Institut für Technologie

Das Virtuelle-Institut kombiniert Atmosphären- und Klimaforschung mit Erdwissenschaften und Wasserforschung. Das Tote Meer ist dabei eine Art ‚Freiluftlabor‘ in einem weltweit einzigartigen Natur- und Kulturraum, an dem ein schneller Umweltwandel mit langfristiger Wirkung nachvollzogen werden kann. DESERVE befasst sich mit drei großen Herausforderungen: Umweltrisiken, Wasserverfügbarkeit und Klimawandel. Das Helmholtz-Virtuelle-Institut DESERVE baut auf die Helmholtz-Expertise in den Disziplinen „Atmosphäre und Klima“, „Erdkruste“ und „Wasser“ am KIT, dem Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungszentrum GFZ und dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) auf. Weiterer Schwerpunkt ist die Förderung und Ausbildung junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, unter anderem mit Mentoring-Programmen sowie der Förderung von Start-Ups. Beteiligt sind außerdem Partner- Einrichtungen aus Israel, Jordanien, palästinensischen Gebieten und Deutschland

Ausländische Partner: Tel Aviv University (Israel), Hebrew University of Jerusalem (Israel), Al-Balqa Applied University (Jordanien), An-Najah National University (Palästina)

Printed electronics based on inorganic nanomaterials: From atoms to functional devices and circuits

Karlsruher Institut für Technologie

Ziel des Virtuellen-Instituts ist es, fachübergreifend Konzepte zur Herstellung kommerziell interessanter gedruckter Schaltungen zu entwickeln. Gedruckte Elektronik beruht auf der Herstellung elektronischer Bauteile mit Standarddruckverfahren, wie Tintenstrahldruck oder Rolle-zu-Rolle Druck. Bislang ist die Verarbeitung der anorganischen Materialien noch sehr komplex. So benötigt sie hohe Temperaturen, preisgünstige Träger für druckbare Elektronik wie Papier und Polymere eignen sich damit nicht. Um diese Einschränkungen zu überwinden, verfolgen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neue
Konzepte zur Steuerung (Gating) für Transistoren. Ziel ist es, neue Materialien und die elektronischen Komponenten zu entwickeln sowie deren Funktionalität und Stabilität zu bestimmen –
dabei geht es auch um wirtschaftliche Aspekte und die technische Machbarkeit. Am Virtuellen Institut beteiligt sind die TU Darmstadt, die Universität Duisburg-Essen, die ETH Zürich sowie das Lawrence
Livermore National Laboratory in den USA.

Deutsche Hochschulpartner: TU Darmstadt, Universität Duisburg-Essen

Ausländische Partner: ETH Zürich (Schweiz), Lawrence Livermore National Laboratory (USA)

Plasma Dynamical Processes and Turbulence Studies using Advanced Microwave Diagnostics

Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP)

Das Virtuelle-Institut positioniert sich strategisch zentral zwischen grundlegender Forschung auf dem Gebiet der Plasmadynamik mit Relevanz für ein breites Themengebiet, der gezielten Erforschung von Turbulenz in Fusionsplasmen sowie der Entwicklung neuartiger Mikrowellendiagnostiken. Durch das Virtuelle-Institut kann es gelingen, mit Partnern aus unterschiedlichen Disziplinen, aus Universitäten und Forschungsinstituten, ein international herausragendes Kompetenzzentrum für Mikrowellentechnologie sowie deren Anwendung und Interpretation in der Plasmaphysik zu gründen. In den letzten Jahren sind fruchtbare Zusammenarbeiten auf theoretischem Gebiet entstanden, in denen Simulationsprogramme aus der Fusionsforschung zur Beschreibung astrophysikalischer Probleme zum Einsatz kommen. Die experimentelle Überprüfung der verwendeten Modelle ist an den Hochtemperaturplasmen in existierenden Fusionsexperimenten möglich, und soll durch das Virtuelle-Institut intensiviert werden. Expertise in Anwendung der Komponenten sowie in der Auswertung und Interpretation der gewonnenen Daten bringen die beteiligten nationalen und internationalen Partner mit. Ein wichtiger Nebeneffekt ist also, dass durch dieses Virtuelle Institut neuartige Mikrowelleninstrumente und Messkonzepte für die Bedürfnisse zukünftiger Fusionsanlagen entwickelt werden können.

Deutsche Hochschulpartner: Universität Stuttgart, TU München

Ausländische Partner: Ecole Polytechnique Palaiseau (Frankreich), Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (Schweiz)

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 biophysikalische Chemie, 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.

Virtuelle Institute von 2002-2008

Hier finden Sie die Gesamtübersicht zum Download als Excel-Tabelle.

Gesamtübersicht Virtuelle Institute

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Andreas Schulze

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Helmholtz Virtuelle Institute

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Martina Carnott

Martina Carnott

Impuls- und Vernetzungsfonds,
Administration, Virtuelle Institute

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29.07.2014