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Doktorandenpreis

Auszeichnung in Berlin

Preisträger des Helmholtz-Doktorandenpreis 2016. Foto: Marco Urban

Fünf Doktoranden wurden auf der Jahrestagung der Helmholtz-Gemeinschaft für ihre besonderen wissenschaftlichen Leistungen ausgezeichnet. In Kurzinterviews erzählen sie, worum es bei ihrer Forschung geht und was sie in der Zukunft vorhaben.


Corinna Breusig forscht am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel 

Frau Breusig: Worum geht es bei Ihrer Forschung?

In der Tiefsee findet man Muschelpopulationen, die teilweise tausende von Kilometern voneinander entfernt sind. In meiner Doktorarbeit habe ich die genetische Verwandtschaft von solchen Muschelpopulationen an Tiefsee-Hydrothermalsystemen am Mittelatlantischen Rücken und im Indo-Pazifik untersucht. Hierzu habe ich verschiedene molekularbiologische Methoden und Modellierungstechniken angewandt. Mein Ziel war es, herauszufinden, auf welche Weise und welchen Zeitskalen eine Verbindung zwischen verschiedenen Populationen besteht und welche Auswirkungen das auf Naturschutzpläne hätte. Außerdem habe ich mich mit Hybridisierung von verschiedenen Muschelarten beschäftigt und welche evolutionären Konsequenzen dies hat.

Was waren die größten Herausforderungen in Ihrer Doktorandenzeit?

Um die genetische Ähnlichkeit zu untersuchen, braucht man genetische Marker, anhand derer man Populationen vergleichen kann. Die größten Herausforderungen - aber gleichzeitig spannendsten Erfahrungen - waren die Entwicklung solcher genetischer Marker für die Muscheln. Wir mussten so ziemlich bei Null anfangen. Auch die interdisziplinäre Arbeit mit unseren physikalischen Ozeanographen und die Kultivierung lebender Tiefseemuscheln im Institut waren spannende und lehrreiche Aufgaben.

Was sind Ihre Pläne für die Zukunft?

Ab November gewährt mir die DFG ein zweijähriges Postdoc-Stipendium, mit dem ich ein Kooperationsprojekt mit dem Monterey Bay Aquarium Research Institute in Kalifornien und dem National Oceanography Centre Southampton in Großbritannien durchführen werde. In dem Projekt geht es um die Erforschung von bakterieller Diversität und Wirt-Symbiont-Spezifität in Tiefsee-Röhrenwürmern der Gattungen Lamellibrachia und Escarpia. Danach plane ich, mich um eine Juniorforschungsgruppe am GEOMAR innerhalb des neuen Sonderforschungsbereichs Entstehen und Funktionieren von Metaorganismen zu bewerben. Den Muscheln bleibe ich aber treu. Mit dem Max-Planck-Institut und dem GEOMAR wird es weitere genomische Untersuchungen geben, die vor allem darauf abzielen, die Symbiontenzusammensetzung von Hybridmuscheln und reinen Arten zu vergleichen, um putative Hybridartbildungen zu analysieren.

Bild: Marco Urban

Corinna Breusig wurde in Hannover geboren und hat an der Universität Kiel Biologie studiert, bevor sie für ihre Doktorarbeit ans GEOMAR gewechselt ist.

Veronique Gebala forscht am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC)

Frau Gebala: Worum geht es bei Ihrer Forschung?

Der Fokus unseres Labors ist Angiogenese – also die Entstehung neuer Blutgefäße aus bereits existierenden. Dabei handelt es sich um einen zentralen Prozess während der Entwicklung des Blutgefäßsystems in der Embryonalentwicklung. Blutgefäße werden zunächst als geschlossene Kapillarsprosse geformt. Das Ziel meiner Doktorarbeit war es, zu verstehen wie diese Kapillarsprosse einen Raum in ihrer Mitte formen - das Lumen - und somit den Blutfluss ermöglichen. Um diese Frage zu beantworten habe ich eine Technik entwickelt, mit der ich die Blutgefäßentwicklung in lebenden Zebrafisch-Embryonen beobachten konnte. Zebrafische sind kleine tropische Fische mit der Besonderheit, dass sie während der ersten Tage ihrer Entwicklung völlig transparent bleiben. Ich habe herausgefunden, dass die Öffnung des Lumens durch den Blutfluss angetrieben wird: Das Blut drückt auf die Endothelzellen - das sind die Zellen, die die Blutgefäße formen - und verformt ihre Membran in einem Prozess, den ich inverse blebbing genannt habe und führt so schließlich zum Ausbau eines Lumens. Darüber hinaus konnte ich zeigen, dass die Endothelzellen auf die Schubkräfte, die das Blut auf sie ausübt, reagieren können und dass sie das Blut zurück schieben können, um so die Ausweitung des Lumens zu kontrollieren. Alles in Allem war es das erste Mal, dass wir diesen Prozess in solchem Detail darstellen konnten. 

Was waren die größten Herausforderungen in Ihrer Doktorandenzeit?

Die größte Herausforderung meines Projektes war es, ein System zu entwickeln, mit dem die Entwicklung der Blutgefäße in Zebrafisch-Embryonen beobachtet werden kann. Ich musste viele verschiedene Mikroskopie-Systeme und Techniken testen, bevor es so funktioniert hat, wie ich es mir vorgestellt hatte. Dabei haben unsere Partner an der KU Leuven und am Cancer Research UK London Research Institute (heute Francis Crick Institute), die mich ihre eigenen Mikroskope benutzen ließen, sehr geholfen. Dank der finanziellen Unterstützung des Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) konnten wir schließlich unser eigenes Spinning-Disk-Mikroskop am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz Gemeinschaft (MDC) in Betrieb nehmen.

Was sind Ihre Pläne für die Zukunft?

Ich bin derzeit Post-Doktorand am MDC, wo ich ein zweites Projekt beende, das ich während meiner Doktorarbeit im Labor von Holger Gerhardt begonnen habe. Danach möchte ich weiter im Bereich der hochauflösenden mikroskopischen Bildgebung biologischer Prozesse forschen.

Bild: Marco Urban

Veronique Gebala wurde in Frankreich, in der Nähe von Paris geboren. Studiert hat sie am École Normale Supérieure de Cachan und an der Université Paris-Sud, wo sie einen Bachelor-Abschluss in Zell- und Molekularbiologie und später einen Master-Abschluss in Krebs-Biologie gemacht hat. Ihre Promotion begann sie am Cancer Research UK London Research Institute (heute Francis Crick Institute). Für die letzten zwei Jahre der Promotionszeit ist sie dann ans MDC gewechselt. 

Wolfgang Hollik forscht am Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY in Hamburg

Herr Hollik: Worum geht es bei Ihrer Forschung?

Ich habe in meiner Doktorarbeit unter anderem die Stabilität des Vakuumzustandes in einer beliebten Erweiterung des Standardmodells untersucht. In dieser Erweiterung treten neue, schwere Partnerteilchen zu den bekannten Materie- und Wechselwirkungsteilchen des Standardmodells auf. Hierdurch kann sich der Charakter des Vakuums verändern. Ich konnte zeigen, dass Quantenkorrekturen durch die neuen Partnerteilchen so massiv das Vakuum beeinflussen können, dass Einschränkungen an die Natur dieser Teilchen gefunden werden konnten. Da wir unser Vakuum sehr genau kennen, können wir auch sehr präzise Aussagen über neue Modelle machen, die zu diesem Zustand führen sollen. In der Zeit nach meiner Doktorarbeit konnte ich unter anderem Hinweise finden, dass die supersymmetrischen Partnerteilchen hinreichend schwer sein müssen, um die beobachtete Masse des Higgsbosons mit einem stabilen Vakuum zu vereinen. Das Vakuum ist auch im Standardmodell auf kosmologischen Zeitskalen instabil. In der Erweiterung wird die Lebenszeit allerdings dramatisch verkürzt, es sei denn, die Partner sind entsprechend schwer. Diese Beobachtung deckt sich auch mit der bisherigen Nicht-Beobachtung ebendieser Partner am Large Hadron Collider in Genf.

Was waren die größten Herausforderungen in Ihrer Doktorandenzeit?

Die größte Herausforderung in meiner Zeit als Doktorand war wohl, sich nicht von der eigenen Frustration unterkriegen zu lassen. Die Dinge entwickeln sich oft anders als erwartet. Mein ursprüngliches Dissertationsprojekt war ganz anders gelagert. Ich musste aber zunächst ein kleines Detail klären. Dadurch kam ich recht weit von meinem ursprünglichen Thema ab. In diesem Detail – der Vakuumstabilität – habe ich dann schließlich mein neues Thema gefunden. Als theoretischer Physiker kommt man sich oftmals sehr einsam und verlassen vor. Besonders im Vergleich zu den experimentellen Kollegen in ihren großen Kollaborationen. Die freundliche und kollegiale Atmosphäre an meinem Institut hat mir aber auch hierüber hinweg geholfen.

Was sind Ihre Pläne für die Zukunft?

Zu den wichtigsten Dingen, die ich jenseits der Physik gelernt habe, zählt die Erkenntnis, dass wissenschaftliche Karrieren nicht planbar sind. Die Grundfragen unserer Existenz zu klären oder zumindest einen Beitrag zu leisten, bleibt mein Ziel. Für meine erste Postdoktorandenphase bin ich für zwei Jahre am Deutschen Elektronen-Synchroton (DESY) in Hamburg untergekommen. Die weitere Zukunft ist noch völlig unklar. In den klassischen Berufen theoretischer Physiker in der freien Wirtschaft sehe ich mich allerdings nicht.

Bild: Wolfgang Hollik

Wolfgang Hollik wurde in Würzburg geboren und studierte Physik mit anschließender Promotion an der Universität Karlsruhe, die später in das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) überging. 2015 wechselte er an die Theoriegruppe am DESY.

Katharina Otto forscht am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR

Frau Otto: Worum geht es bei Ihrer Forschung?

Ich beschäftige mich mit Kometen und Asteroiden, die von Weltraumsonden besucht wurden und mit den Daten, die von diesen Missionen stammen. Für meine Doktorarbeit habe ich die Bilddaten der Dawn Mission vom Asteroiden Vesta analysiert. Am Südpol Vestas befindet sich ein riesiger, im Durchmesser 500 Kilometer großer, Einschlagskrater, der vor etwa drei Milliarden Jahren entstand. Durch die Rotation Vestas konnte die Corioliskraft Einfluss auf die Massenbewegungen während des Einschlages nehmen und erzeugte so gekrümmte Bergrücken, die noch heute sichtbar sind. Diese Bergrücken habe ich untersucht und aus ihrer Krümmung die Massenbewegungsgeschwindigkeit und die Materialeigenschaften während des Einschlages ableiten können. Damit konnten zum ersten Mal diese Eigenschaften aus direkten Beobachtungen bestimmt werden.

Was waren die größten Herausforderungen in Ihrer Doktorandenzeit?

Die größte Herausforderung in meiner Doktorandenzeit war die Entwicklung und Ausarbeitung eines abgeschlossenen Themas. Auch wenn mich die Bilder von Vesta von Anfang an fasziniert haben, war es nicht immer einfach als Anfänger meinen Platz im Team zu finden und ein Thema zu entwickeln, das den zeitlichen und inhaltlichen Anforderungen einer Doktorarbeit gerecht wird. 

Was sind Ihre Pläne für die Zukunft?

In Zukunft möchte ich gerne mein erworbenes Wissen und meine Fähigkeiten auf weitere Missionen und Fragestellungen anwenden. Als Post-Doc habe ich bereits die Gelegenheit den Zwergplaneten Ceres und den Kometen Churyumov-Gerasimenko (Tschuri) genauer zu betrachten. Ich hoffe, auch in Zukunft neue Methoden entwickeln zu können, um diese faszinierenden Objekte in unserem Sonnensystem besser verstehen zu können.

Bild: Marco Urban

Katharina Otto wurde in Geseke geboren und ist im nordrhein-westfälischen Lippstadt aufgewachsen. Sie studierte Physik an der Universität Heidelberg mit einem zweisemestrigen Auslandsaufenthalt an der Universität Utah in Salt Lake City. Promoviert hat sie am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin.

Torsten Rieger forscht an Forschungszentrum Jülich (FZJ)

Herr Rieger: Worum geht es bei Ihrer Forschung?

In meiner Doktorarbeit habe ich mich mit der Herstellung von Halbleiter-Nanodrähten, also Strukturen die nur wenige Nanometer dick, aber Mikrometer lang sind, in einer Ultrahochvakuumanlage beschäftigt. Nanodrähte bieten ein weites Anwendungsfeld von effizienten Solarzellen durch das große Oberflächen/Volumen-Verhältnis zu Feldeffekttransistoren und neuartigen, stromsparenden Bauelementen durch die verwendeten Materialien und einer geschickten Materialkombination. Der Fokus meiner Arbeit lag auf der Herstellung solcher Nanodrähte in hochreiner Form, also ohne Fremdatome als Katalysatoren. Nanodrähte zeigen häufig andere Kristallstrukturen und damit auch andere physikalische Eigenschaften als massive Halbleiter. Heterostrukturen hingegen können Defekte erzeugen, deren Anzahl von den Dimensionen der Nanodrähten abhängen. Sowohl eine Kontrolle der Kristallstruktur durch die Wachstumsparameter als auch die Herstellung von Nanodraht-Heterostrukturen in unterschiedlichen Geometrien und mit unterschiedlichen Halbleitern konnten in der Arbeit realisiert werden. An diesen wurden und werden auch weiterhin von Kollegen Magnetotransportmessungen bei tiefen Temperaturen durchgeführt, um die Transporteigenschaften zu bestimmen.

Was waren die größten Herausforderungen in Ihrer Doktorandenzeit?

Die Herstellung von Nanodrähten und Nanodraht-Heterostrukturen unterscheidet sich fundamental von planaren Schichten, dadurch konnten Parameter aus der Literatur typischerweise nicht übernommen werden, sondern sie mussten von Grund auf neu ermittelt werden. Zudem ist die Analyse solcher Nanodrähte recht kompliziert, da nur wenige Methoden die gewünschten Informationen liefern und so das Maximum aus diesen Methoden herausgeholt werden muss. Das waren mit Sicherheit die größten methodischen Herausforderungen. Eine organisatorische Herausforderung hat sich dadurch ergeben, dass mein Betreuer für eine lange Zeit ausgefallen ist. Dadurch sind die regelmäßigen Diskussionen weggefallen und ich musste noch deutlich eigenständiger arbeiten. Mittlerweile ist er wieder voll einsetzbar. Für die persönliche Entwicklung war diese Eigenständigkeit natürlich hilfreich, eigene Ideen konnten erfolgreich umgesetzt und Bachelor- und Masterstudenten betreut werden. Das hat mir aber auch gezeigt, welche Arbeit hinter der Betreuung von Studenten und der Entwicklung von Ideen steckt.  

Was sind Ihre Pläne für die Zukunft?

Mein Vertrag in Jülich läuft noch bis Ende Juni 2017, die Möglichkeit zur Verlängerung besteht. Die Arbeit ist spannend; bei dem neuen Thema lerne ich jeden Tag dazu, kriege aber auch direkt Messungen an „meinen“ Nanodrähten mit und kann meine Erfahrung mit den nachfolgenden Studenten teilen. Was danach kommen soll, weiß ich noch nicht: sowohl die weitere Arbeit in der Wissenschaft als auch in der Industrie haben ihren Reiz.

Bild: Marco Urban

Torsten Rieger wurde in Hamburg geboren und begann 2005 an der RWTH Aachen ein Bachelorstudium der Materialwissenschaften. Im selben Jahr errang er den Bundessieg Jugend forscht im Bereich Arbeitswelt. Seine Bachelorarbeit schrieb er an der TU Eindhoven. Seine Masterarbeit am Forschungszentrum Jülich, wo er 2011 auch seine Doktorarbeit begann. Seit 2015 arbeitet er als PostDoc in einer neuen Arbeitsgruppe am Forschungszentrum Jülich.

Tobias Vogt forscht an Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)

Herr Vogt: Worum geht es bei Ihrer Forschung?

Ich untersuche Strömungsphänomene mit einem magnetohydrodynamischen Ansatz. Als Untersuchungsobjekt kommt bei meinen Experimenten eine bei Raumtemperatur flüssige Metalllegierung zum Einsatz. Aufgrund der guten elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigmetallen lassen sich darin berührungslos Volumenkräfte mithilfe elektromagnetischer Felder erzeugen. Während meiner Promotion habe ich auf diese Weise Phänomene wie die Entstehung Tornado-ähnlicher Wirbel oder die Dynamik von Inertialwellen untersucht. Letztere treten aufgrund der Erdrotation in der Atmosphäre, den Ozeanen und im flüssigen Erdkern auf. Neben solch grundlegenden Fragestellungen habe ich mich auch der Effizienz blasengetriebener Mischprozesse beim Stahlrecycling gewidmet. Durch den Einsatz rotierender Magnetfelder konnten in Modellversuchen intensive und periodische Strömungsmuster identifiziert werden. Diese Muster haben das Potenzial, die Prozessdauer und somit den Verbrauch teurer Prozessgase signifikant zu reduzieren.  

Was waren die größten Herausforderungen in Ihrer Doktorandenzeit?

Neben einigen technischen Details war das Publizieren der Ergebnisse mitunter recht herausfordernd. 

Was sind Ihre Pläne für die Zukunft?

Anfang nächsten Jahres möchte ich gern mit meiner Familie für einige Zeit nach Los Angeles gehen. Mit Kollegen von der UCLA planen wir derzeit ein Experiment zu einer thermisch getriebenen Flüssigmetall Strömung. Bei dem geplanten Experiment kann auch der Einfluss von Magnetfeldern und der Einfluss von Rotation auf die thermische Konvektionsströmung untersucht werden. Damit wollen wir die Wechselwirkung der verschiedenen Kräfte und deren Einfluss auf die Strömungsdynamik im flüssigen Erdkern erforschen.

Der gebürtige Dresdener Tobias Vogt studierte Maschinenbau sowie Luft- und Raumfahrttechnik in seiner Heimatstadt. 2011 begann er seine Doktorarbeit am HZDR, die er 2015 abschloss.

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