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Um Fragen wie diese, die großen Herausforderungen unserer Zeit, zu lösen, vereinen wir exzellente Forschung und innovative Technologie in einer starken Gemeinschaft.

Wir sind Helmholtz.

Gemeinsam schaffen wir Fortschritt durch Forschung. Und helfen, die großen Herausforderungen unserer Zeit zu meistern.

Herausforderungen machen nicht an Grenzen halt.

Deshalb unterstützen wir weltweit einzigartige Forschungsprojekte und Anlagen,mit einem stabilen Jahresbudget von 5,9 Milliarden Euro.

Nur so ist beispielsweise der Bau und Betrieb von Teilchenbeschleunigern, Forschungsschiffen, Energy Labs oder Supercomputern überhaupt erst möglich.

Energie

Architekten der Energiewende.

Um die Energiewende zu bewältigen, muss unser Energiesystem vollkommen neu gedacht werden. Was bei konventionell erzeugter Energie wie z.B. Kohle kein Problem war, ist bei klimaneutralen Technologien nicht mehr ohne Weiteres möglich: Sonne und Wind kann man nicht auf- und abdrehen, wie man gerade will.

Der Schlüssel liegt sowohl bei effizienteren Wasserstofftechnologien, der Weiterentwicklung von Solarzellen als auch bei der Digitalisierung unseres Energiesystems mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz. 

Mit Forschung von den Grundlagen bis zur Anwendung schaffen wir in Helmholtz Energy die Voraussetzungen für eine klimaneutrale Energieversorgung und eine lebenswerte Zukunft.
Bernd Rech
Koordinator Forschungsbereich Energie

Wasserstoff – die Komplexität der Natur entschlüsseln.

Olga Kasian

Leiterin der Nachwuchsgruppe Dynamische 
elektrokatalytische Grenzflächen am HZB

  • Ist die Erzeugung von Wasserstoff nicht recht simpel?

    Olga Kasian: „Nein ganz und gar nicht, dieser Prozess ist sehr komplex. Die Atome müssen eine Menge Zwischenschritte und viele Energiebarrieren überwinden.“

  • Wie nähern sie sich dieser Herausforderung?

    Olga Kasian: „Wir schlagen dafür eine Brücke zwischen zwei spezialisierten Instituten. Das Helmholtz-Zentrum Berlin bietet mit Großforschungsgeräten wie dem Synchrotron, einem speziellen Teilchenbeschleuniger, eine hervorragende Infrastruktur. Und am Helmholtz-Institut in Erlangen verfügen wir über exzellente Expertise in Bezug auf Wasserstofferzeugung und -speicherung.“

  • Welche Rolle spielt Wasserstoff für die Energiewende?

    Olga Kasian: „Wasserstoff spielt eine zentrale Rolle bei der Energiewende. Man kann ihn mit Hilfe von erneuerbaren Energien wie Wind und Sonne erzeugen. Er ist extrem vielseitig einsetzbar und lässt sich in Brennstoffzellen wieder in elektrische Energie umwandeln; er wird in Motoren in Bewegungsenergie und in Heizkesseln in Wärmeenergie umgewandelt. Der Schlüssel dazu wird die günstige Herstellung des leichtesten aller Elemente sein."

Das Energie Lab 2.0 – Forschung für die Energiewende.

Die größte künstliche Sonne der Welt.

Das DLR-Institut für Future Fuels betreibt in Jülich mit Synlight die weltweit größte Forschungsanlage zur Erzeugung von künstlichem Sonnenlicht.

Der Sonnensimulator erreicht die 10.000-fache Intensität der natürlichen Sonneneinstrahlung auf der Erde und dient vor allem der Entwicklung solarer Treibstoffe, zum Beispiel Wasserstoff.

Erde und Umwelt

Lebensgrundlagen bewahren.

Wir erforschen unseren Planeten, um ihn und seine Umwelt zu erhalten – von der Landoberfläche über die Ozeane bis hin zu den entlegensten Polarregionen. Unsere Wissenschaftler:innen arbeiten gemeinsam weltweit an Projekten, die uns helfen, die komplexen Zusammenhänge der Prozesse auf unserer Erde zu verstehen. 

Erdbeben, Vulkanausbrüche, Tsunamis oder Erdrutsche gefährden weltweit Milliarden Menschen. Nur wenn wir mehr über die ursächlichen physikalischen Prozesse wissen, lassen sich die Auswirkungen minimieren.

Damit solche und andere Forschungsergebnisse die Grundlage für politisches Handeln werden können, beteiligen sich Helmholtz-Expertinnen und -Experten unter anderem an der Entscheidungsfindung im Weltklimarat (IPCC) und Biodiversitätsrat (IPBES).

Wir brauchen exzellente Forschung, um die Gesellschaft in ihren Entscheidungen zu unterstützen, angesichts des Klimawandels resilienter zu werden.
Susanne Buiter
Vizepräsidentin Forschungsbereich Erde & Umwelt

Das Forschungsflugzeug HALO

Wir beobachten die Erde mit modernsten Geräten und Instrumenten.

Satelliten, Hightech-Bojen, Drohnen, Unterwasserfahrzeuge und Flugzeuge sind allein bei dem Erdbeobachtungssystem MOSES im Einsatz. Unsere Forscher:innen erkunden Ozeanwirbel, das Tauen von Permafrostböden, Hitzewellen und Trockenheit oder Starkregenfälle und Hochwasser, die unsere Umwelt beeinflussen.

Der Dürremonitor des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung liefert täglich flächendeckende Informationen zum Bodenfeuchtezustand in Deutschland.

Zeitrafferaufnahme der Temperaturen in Deutschland

  • Die Polarstern, ein Schiff wie kein anderes.

  • Das deutsche Forschungsschiff Polarstern fährt seit über 40 Jahren im Dienste der Wissenschaft durch die Polarregionen unserer Erde.

  • Sie ist als unbeschränkt eisgehendes Forschungsschiff ein wichtiges Werkzeug der internationalen Polarforschung.

  • Das Schiff kann homogenes, glattes Eis mit einer Stärke von 1,2 Metern mit einer Geschwindigkeit von etwa 4 Knoten (Seemeilen pro Stunde) durchfahren. 

  • Während der MOSAiC-Expedition, der größten Arktis-Expedition aller Zeiten, erforschten mehr als 300 Wissenschaftler:innen aus 20 Nationen die Arktis im Jahresverlauf. 

  • Dazu ließ sich die Polarstern im Eis einfrieren und driftete ein Jahr durch das Nordpolarmeer. Die Forscher:innen haben auf diese Weise Einblicke mitgebracht, wie sie zuvor noch nie jemand gewinnen konnte.

  • Damit das AWI und die internationale Wissenschaftsgemeinde auch in den kommenden Jahrzehnten in den extremsten Umfeldern der Welt Polar- und Meeresforschung auf höchstem Niveau betreiben können, ist der Bau der Polarstern II geplant. Das neue Polarforschungs- und Versorgungsschiffs soll dank modernster Ausstattung und klimafreundlicher Technik zu einer Botschafterin für Nachhaltigkeit in der Schifffahrt werden. Die Inbetriebnahme ist für 2027 geplant.

Gesundheit

Eine Welt ohne Krankheiten.

Was setzen wir Krankheiten entgegen, von denen jährlich Millionen Menschen betroffen sind? Wie lassen sich Pandemien künftig vermeiden oder eindämmen? Was sind die molekularen Ursachen von Krankheiten? Und wie helfen Werkzeuge wie künstliche Intelligenz und Data Science dabei, sie bis auf die Ebene einzelner Zellen zu verstehen oder ihren Ausbruch sogar zu verhindern?  

Mit Fragen wie diesen beschäftigen wir uns im Forschungsbereich Gesundheit, der zu den weltweit wichtigsten Forschungsstandorten für Biomedizin zählt.

Mit neuesten Schlüsseltechnologien und in enger Zusammenarbeit mit der Universitätsmedizin beschleunigen wir die Übersetzung unserer Spitzenforschung in nachhaltige Lösungen für eine gesündere Zukunft.
Matthias Tschöp
Vizepräsident Forschungsbereich Gesundheit

Von der Einzelzellbiologie bis zur ganzheitlichen Betrachtung.

One Health

„Wir beschäftigen uns mit den Details der Übertragung von Erregern: Unter welchen Umständen springen sie von Tieren auf den Menschen über – oder von Menschen auf Tiere? Und wie können wir dieses Wissen nutzen, um den Schutz von Mensch, Tier und Umwelt zu verbessern? Dazu ist unser Team in der ganzen Welt unterwegs – um die Gesundheit aller zu gewährleisten."

Biologe und Veterinärmediziner Fabian Leendertz, Gründungsdirektor des Helmholtz-Instituts für One Health (HIOH)

KI in der Medizin

Um Krankheiten noch besser verstehen und behandeln zu können, schärfen wir unseren Blick ins Innere unseres Organismus: Wie kommunizieren die Zellen dort miteinander? Und was läuft bei ihrer Zusammenarbeit schief, wenn wir erkranken?

Der Mathematiker, Physiker und Bioinformatiker Fabian Theis entschlüsselt diese Geheimnisse mithilfe von Künstlicher Intelligenz: Seine neuen Algorithmen bearbeiten nicht länger ganze Ansammlungen von Zellen und liefern deren Durchschnittswerte. Stattdessen analysiert der Datenpionier einzelne Zellen – auch Millionen von ihnen parallel. Gemeinsam mit anderen Forscher:innen erstellt Theis so einen Atlas über sämtliche Zelltypen des Körpers.

Datenwissenschaften in der Medizin

Information

Datentechnologien, die die Welt verändern.

Die verantwortungsvolle digitale Transformation Deutschlands in Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft ist die große Herausforderung, auf die wir uns konzentrieren.

Wir erforschen biologische und technische Systeme auf allen Ebenen. So untersuchen wir zum Beispiel das menschliche Gehirn als bestes Vorbild für Rechenkraft und Effizienz aus der Natur. Die intelligente Art, wie biologische Zellen dort arbeiten und sich organisieren, wollen wir für neue Speicherkonzepte einsetzen.

Bild eines rotierenden Gehirns

Darüber hinaus entwickeln wir metallische Biomaterialien, wie Knochenschrauben aus Magnesium, die biologisch abbaubar sind und so eine Operation zu ihrer Entfernung überflüssig machen.

Der Supercomputer „Exascale“ am Forschungszentrum Jülich soll als erster Rechner in Europa die Grenze von 1 Trillion Rechenoperationen pro Sekunde – einer 1 mit 18 Nullen – brechen. Er wird dazu beitragen, bedeutende und drängende wissenschaftliche Fragen zu lösen, etwa zum Klimawandel, zur Bewältigung von Pandemien und zur nachhaltigen Energieerzeugung. Und dass über alle Disziplinen hinweg.

Alles zum Quantencomputer

Es ist schwer einen Quantencomputer mit einem Hochleistungsrechner zu vergleichen. Das ist, als würde man ein Ferrari mit einem Kinderfahrrad vergleichen.
Kristel Michielsen
simuliert am Forschungszentrum Jülich die Funktionsweise von Quantenrechnern – mit Erfolg: In den vergangenen zehn Jahren konnte sie einige Weltrekorde aufstellen.

Luftfahrt, Raumfahrt, Verkehr

Im Programm LUFTFAHRT setzen wir alles daran, den Luftverkehr sicher, effizient und umweltverträglich zu entwickeln und die Luftfahrt durchgängig zu digitalisieren. Dazu arbeiten wir beispielsweise an ultraleichten Strukturmaterialien oder an der Optimierung von Flugrouten und Luftraumkapazität mit Machine Learning.

Im Programm RAUMFAHRT erforschen wir nicht nur die Entstehung von Planeten, des Sonnensystems und des Universums, sondern wir suchen auch nach erdähnlichen Planeten und Schwarzen Löchern, um mehr über unseren Ursprung zu erfahren. Darüber hinaus stellen wir wichtige Infrastrukturen für das Leben auf der Erde zur Verfügung, beispielsweise zur Kommunikation, Navigation und zum Monitoring von Erde und Klima.

Das Programm VERKEHR steht im Zeichen der Future Mobility: Vernetztes Fahren, vernetzte Mobilität, autonomes Fahren. Von unseren Ansätzen und innovativen Lösungen sollen Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt gleichermaßen profitieren.

Animation eines selbstfahrenden Autos
Wir entwickeln Lösungen für nachhaltige Raumfahrt und Mobilität und setzen unsere Vision eines klimaneutralen Luftverkehrs um.
Anke Kaysser-Pyzalla
Vizepräsidentin für den Forschungsbereich Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr

Gute Ideen können fliegen: Die DLR Forschungsflotte.

Materie

Den Geheimnissen der Materie auf der Spur.

Neue Hightech-Werkstoffe, innovative Arzneimittel oder auch die Struktur des Kosmos: Wissen über Materie in ihren verschiedenen Erscheinungsformen erlaubt zahlreiche Innovationen und verhilft zu neuen Erkenntnissen über die Natur.

Wir gehen den Geheimnissen der Materie auf den Grund – mit maßgeschneiderten Spezialwerkzeugen, von Teilchenbeschleunigern über Elektronenmikroskopen bis hin zu riesigen Teleskopen.

Diese einzigartigen Anlagen stehen nicht nur Helmholtz-Zentren offen, sondern auch Universitäten, Institutionen und der Industrie. So legen wir gemeinsam die Grundlage für die Lösung großer gesellschaftlicher Fragen.

Die Erkenntnisse der Grundlagenforschung im Bereich Materie sind ein wichtiger Treibstoff für die Zukunftsentwicklung unserer Gesellschaft und für die Innovationen von morgen.
Helmut Dosch
Koordinator des Forschungsbereichs Materie

Das Universum im Labor

  • Hochklassige Großgeräte – für die kleinsten Teilchen.

  • Der European XFEL, eingebaut in einen unterirdischen Betontunnel, ist der leistungsstärkste Röntgenlaser der Welt. Der 3,4 Kilometer lange Teilchenbeschleuniger erzeugt extrem helle und ultrakurze Röntgenlaserblitze, die Forschende aus der ganzen Welt nutzen können. Die Röntgenlaserblitze ermöglichen es, selbst feinste, atomare Details von Viren zu erkennen, chemische Reaktionen quasi in Echtzeit zu filmen und Vorgänge wie im Inneren von Planeten zu untersuchen.

  • Die Synchrotronstrahlungsquellen PETRA III in Hamburg und BESSY II in Berlin liefern hochintensives Röntgenlicht, mit dem sich der Aufbau von Nanomaterialien und Biomolekülen bis aufs Atom genau analysieren lässt.

  • Der Teilchenbeschleuniger BESSY II in Berlin-Adlershof wird von Forschenden aus aller Welt genutzt.

  • Die Facility for Antiproton and Ion Research FAIR wird eine der größten und komplexesten Beschleunigeranlagen weltweit. Herzstück ist ein Ringbeschleuniger mit 1100 Meter Umfang. In herausragenden Experimenten wird er grundlegend neue Erkenntnisse über den Aufbau der Materie und die Entwicklung des Universums gewinnen.

  • Der Large Hadron Collider LHC ist der größte und leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt mit einem 27 Kilometer langen Ring aus supraleitenden Magneten. Physiker:innen nutzen ihn, um die Bausteine der Welt und ihre Wechselwirkungen zu untersuchen und unser bisheriges Wissen über die Struktur im Inneren der Atome bis hin zu den unermesslichen Weiten des Universums zu revolutionieren.

Wir kennen nur knapp 5% unseres Universums als sichtbare Materie. Von dunkler Materie gibt es fünf mal so viel! Wir arbeiten mit vielen verschiedenen Methoden daran, diesem Rätsel auf die Spur zu kommen.
Beate Heinemann
DESY-Direktorin für Teilchenphysik

Inspired by challenges

Wie wir den großen Herausforderungen unserer Zeit begegnen.

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Was wir forschen

Von grundlegenden Entdeckungen bis zur praktischen Anwendung. In sechs Forschungsbereichen, 18 Zentren, langfristig angelegten Forschungsprogrammen und mit weltweit einzigartigen Anlagen suchen wir Antworten auf die großen Fragen unserer Zeit.

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Unsere 18 Forschungszentren

Von A wie Astrophysik bis Z wie Zellforschung: Die Wissenschaftler:innen in unseren 18 Helmholtz-Zentren arbeiten an zahlreichen hochkomplexen Themen. Gemeinsam wollen wir zur Lösung großer und drängender Fragen der Gesellschaft beitragen.

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