Promotionspreis

Unser Verständnis des Zusammenspiels von Immunsystem und Gehirntumoren ist noch nicht umfassend genug, um Immuntherapien effektiv zum Einsatz zu bringen. Trotz vielfältiger Ansätze bleibt der bösartigste Hirntumor – das Glioblastom – bis heute unheilbar. Im Rahmen ihrer translationalen Promotion charakterisierte Celia Dobersalske zusammen mit ihren Kolleg:innen zunächst die Stamm- und Vorläuferzellen des Immunsystems im Tumorgewebe und stieß dabei auf tumorreaktive, zytotoxische CD8+ T-Lymphozyten im Schädelknochen. Diese Zellen könnten bei der Krebsabwehr eine essenzielle Rolle spielen. Innovative Bildgebung an Patienten:innen in Korrelation mit dem Krankheitsverlauf ergab erste Hinweise auf das therapeutische Potenzial der Entdeckung. Künftige Studien sollen nun untersuchen, wie diese besonderen Zellen gezielt in bessere Therapiekonzepte eingebunden werden können.

„Die Erkenntnis, dass wir etwas völlig Neues entdeckt hatten, war ein unvergesslicher Moment. Unser Befund, dass der menschliche Schädelknochen ein übersehenes Immun-Reservoir direkt neben Hirntumoren darstellt, ergänzte entscheidend das sich wandelnde Verständnis des Gehirns, das lange als immunologisch isoliert galt. Dieser Moment markierte für mich einen absoluten Wendepunkt.“

In ihrer Promotion entwickelte Clara Vázquez García eine neue Technologie namens SWIBRID, kurz für SWItch-joint Breakpoint Repertoire IDentification. Diese Methode analysiert kleine DNA-Narben, die während der Bildung von Antikörpern entstehen. Anfangs wurde SWIBRID eingesetzt, um zu untersuchen, wie DNA-Fragmente in die Antikörpergene von Menschen und Mäusen eingebaut werden. Doch schnell zeigte sich, dass SWIBRID auch genutzt werden kann, um Probleme im Immunsystem oder bei der Reparatur von DNA in Zellen zu erkennen. Mithilfe von SWIBRID konnte Clara Vázquez García DNA-Reparaturdefekte in Immunzellen von Mäusen mit über 90 Prozent Genauigkeit nachweisen. Heute erkennt ihre Methode Immundefekte beim Menschen mit über 99 Prozent Genauigkeit, und sie entwickelt die Technologie kontinuierlich weiter. SWIBRID ist äußerst vielseitig einsetzbar, da das Immun- und das DNA-Reparatursystem zentrale Regulatoren in verschiedenen Körpersystemen sind. Daher gilt die Technologie als vielversprechender Kandidat, um zur Zukunft der personalisierten Medizin beizutragen.

 „Als ich in einer Grafik sah, dass wir zwischen DNA-Reparaturdefekten und gesunden Kontrollpersonen unterscheiden konnten, erkannte ich das Potenzial der von mir entwickelten SWIBRID-Technologie. Da wusste ich: Diese Methode muss in die klinische Anwendung kommen, damit Menschen davon profitieren können. Seitdem konzentrieren wir uns darauf, die klinisch relevantesten Einsatzmöglichkeiten für die Technologie zu identifizieren.“

Lars Grundhöfers hat wichtige Beiträge zur Entwicklung alternativer Navigationssysteme geleistet, insbesondere im Bereich des R-Mode-Systems für terrestrische Navigation. Das R-Mode-System, kurz für Ranging Mode, ist ein bodengebundenes, alternatives Navigationssystem für die Schifffahrt, das auf bereits vorhandener maritimer Funkinfrastruktur basiert. Es nutzt existierende Mittelwellensender, um Schiffen eine Entfernungsschätzung zu ermöglichen und so deren Position zu bestimmen, insbesondere als Backup-System für den Fall von Ausfällen globaler Satellitennavigationssysteme wie GPS. Im Rahmen seiner Promotion entwickelte Lars Grundhöfer das R-Mode-System maßgeblich weiter. Er erarbeitete unter anderem theoretische Grundlagen für die Abdeckungsabschätzung und die Signalentwicklung. Darüber hinaus entwickelte er einen Software-Defined-Radio-Empfänger, der in der Lage ist, das R-Mode-Signal zu empfangen und es ermöglichte die erste Position auf offener See zu bestimmen.

 „Als die erste Positionslösung auf einem Schiff mitten auf der Ostsee erfolgt ist, wurde mir klar, dass mein theoretischer Ansatz und die Implementierung funktionieren und wir ohne GNSS* navigieren können.“

*GNSS steht für Global Navigation Satellite System und ist ein Überbegriff für alle Satellitennavigationssysteme, die eine weltweite Positionsbestimmung und Navigation ermöglichen.

Wie können wir biotechnologische Prozesse schneller, präziser und nachhaltiger entwickeln? Genau dieser Frage hat sich Laura Helleckes in ihrer Doktorarbeit gewidmet. Am Forschungszentrum Jülich hat sie neue Wege gefunden, wie Laborautomatisierung und Maschinelles Lernen kombiniert werden können, um biotechnologische Produktionsprozesse – etwa für Enzyme oder andere Proteine – effizienter zu gestalten. Mit automatisierten Laboren, statistischen Modellen und selbstentwickelter Software konnte sie Experimente nicht nur beschleunigen, sondern auch gezielter planen. Das spart Zeit, Ressourcen und eröffnet neue Möglichkeiten für eine nachhaltige Bioökonomie. Ihre Forschung bringt uns dem Ziel näher, dass biotechnologische Prozesse sich künftig fast autonom weiterentwickeln können – intelligent, automatisiert und datengetrieben.

„In meiner Doktorarbeit habe ich gelernt, dass ich als gelernte Biotechnologin und Doktorandin im Bereich Maschinelles Lernen zwei Welten vereinen kann, die oft Schwierigkeiten haben miteinander zu sprechen. Interdisziplinäre Gruppen und deren Wissen zusammenzubringen ist seitdem meine Leidenschaft.“

Ein tiefgreifendes Verständnis mikrobieller Prozesse ist entscheidend, um die langfristige Sicherheit von Endlagern für radioaktive Abfälle wissenschaftlich fundiert bewerten zu können. Ziel von Stephan Hilpmanns Promotion war die Untersuchung der Wechselwirkungen des anaeroben, sulfatreduzierenden Bakteriums Desulfosporosinus hippei DSM 8344T mit Uran und Europium. Diese bakterielle Gattung konnte in verschiedenen Umgebungen potenzieller Endlagerstandorte nachgewiesen werden. D. hippei DSM 8344T immobilisiert Uran(VI), was zur Rückhaltung von Uran im Umfeld eines Endlagers beitragen kann. Stephan Hilpmann gelang es erstmals, Uran(V) als Zwischenprodukt der Bioreduktion mithilfe von Synchrotron-Röntgenspektroskopie nachzuweisen. Die von ihm durchgeführten Experimente helfen, Prozesse in komplexen Umweltproben besser zu verstehen und Konzepte weiterzuentwickeln, um die Sicherheit zukünftiger Endlager für radioaktive Abfälle zu verbessern.

 „Zunächst wollte ich die Bildung von Uran(IV) im System mit relativ einfachen UV-Vis-Methoden nachweisen. Es erschienen aber immer wieder Signale, die ich nicht richtig zuordnen konnte. Erst durch den Umstieg auf Synchrotron-Spektroskopie wurde mir klar: Der Prozess ist da und auch die Bildung von Uran(V), aber unsichtbar für klassische Methoden. Die Wissenschaft braucht manchmal einfach die richtigen ‘Brillen’.“

Angesichts der wachsenden Nachfrage nach einer nachhaltigeren, zirkulären Wirtschaft bietet das direkte Recycling vielversprechende Möglichkeiten, Materialien wiederzuverwenden, ohne sie durch aufwendige chemische Prozesse zerlegen zu müssen. In ihrer Dissertation konzentriert sich Monica Keszler auf die Verwendung einer speziellen Sintertechnik, die als feldunterstützte Sintertechnologie/Funkenplasmasintern (FAST/SPS) bekannt ist, um zwei unterschiedliche Materialabfallströme direkt zu recyceln: heißverformte NdFeB-Magnete und Späne von Schnellarbeitsstahl. NdFeB-Magnete sind Schlüsselkomponenten in Windkraftanlagen, E-Mobilitätsgeräten und Unterhaltungselektronik. Schnellarbeitsstahl enthält oft kritische Elemente wie Chrom und Wolfram. Aufgrund ihrer speziellen Mikrostruktur oder Verunreinigungen sind direkte Recyclingverfahren für diese Abfälle jedoch noch nicht vollständig entwickelt. Mit FAST/SPS gelang es Monica Keszler, aus NdFeB-Schrott neue Magnete mit starker magnetischer Leistung herzustellen. Das Verfahren wurde auch angepasst, um kontaminierte Stahlspäne in neue 120-mm-Trennscheiben umzuwandeln, was zeigt, wie Industrieabfälle ohne aufwendige Aufbereitung wieder in nützliche Produkte zurückverwandelt werden können.

„Oftmals beschädigten oder zerbrachen ungleichmäßiges Pulver und Rückstände meine Sinterformen. Die Lösung für dieses Problem war jedoch recht ungewöhnlich: Ich verwendete Barista-Werkzeuge und Pinsel, um sicherzustellen, dass mein Pulver gleichmäßig verteilt und meine Formen sauber waren. Manchmal sind die besten Lösungen die unerwartetsten!“

Industrielle Produktionsprozesse – besonders in der Halbleiterfertigung – werden immer komplexer. In solchen Umgebungen ist operative Exzellenz entscheidend für den Erfolg. Eine große Herausforderung ist dabei die Einhaltung enger Zeitfenster zwischen zwei aufeinanderfolgenden Produktionsschritten. Wird dieses Zeitlimit überschritten, muss der Auftrag häufig aussortiert werden – mit hohen Kosten. Marvin Carl May entwickelte im Rahmen seiner Promotion einen neuartigen, datengetriebenen Steuerungsansatz, der speziell für solche zeitkritischen Systeme konzipiert ist. Mithilfe von uni- und multivariaten Zeitreihenmodellen sowie einem digitalen Zwilling konnten mögliche Zeitüberschreitungen frühzeitig vorhergesagt werden. Auf Basis dieser Vorhersagen und unter Berücksichtigung der Unsicherheiten der Modelle leitete Marvin May einen intelligenten Steuerungsmechanismus ab – und validierte diesen erfolgreich in Zusammenarbeit mit der Industrie.

 „Der entscheidende Aha-Moment war für mich die Erkenntnis, dass die meisten Prozesse in der Produktion sehr gut, beinahe zu gut funktionieren. Die wenigen, aber teuren Fehler zu finden, war wie die Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Dadurch wurde klar, dass klassische End-to-End-Machine-Learning-Ansätze nicht ausreichen. Ich richtete meinen Fokus daher auf die Quantifizierung von Unsicherheiten, die Integration eines digitalen Zwillings und die Ableitung von Steuerungsentscheidungen in einem zweiten – letztlich erfolgreichen – Schritt.“

In ihrer Doktorarbeit untersuchte Vanessa Stenvers Anpassungen bei pelagischen Wirbellosen, sowohl kurzfristig als Reaktion auf Umweltstress als auch langfristig auf evolutionären Zeitskalen. Dabei konzentrierte sie sich auf die Auswirkungen der globalen Erwärmung und des Tiefseebergbaus auf eine pelagische Qualle. Während die Auswirkungen von Sedimentablagerungen in der Wassersäule ein zunehmend besorgniserregendes Thema im Zusammenhang mit dem Bergbau sind, fehlten bisher experimentelle Daten. Vanessa Stenvers fand heraus, dass die Exposition gegenüber Plumes mit hohen energetischen Kosten verbunden ist, aber auch schwerwiegendere Auswirkungen hat als das extremste Erwärmungsszenario. Darüber hinaus zeigte sie, dass Kenntnisse über symbiotisches Verhalten entscheidend sind, um die Tarnung und visuelle Anpassungen einer Gruppe von Krebstieren zu verstehen. Dieses Wissen wird dazu beitragen, die Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen vorherzusagen, da sich pelagische Gemeinschaften und ihre Wechselwirkungen unter Umweltveränderungen wahrscheinlich verändern werden.

„Die Tiefsee und ihre Bewohner existieren nicht isoliert vom Leben an Land. Pelagische Tiere tragen zur Regulierung unseres Klimas, zum Nährstoffkreislauf und zum Erhalt der Fischbestände bei. Ob und wie sich diese Tiere anpassen, ist eine zunehmend wichtige Frage, und das Verständnis ihrer Reaktionen auf Veränderungen ist für die Erhaltung eines gesunden Planeten von entscheidender Bedeutung.“

Wasserstoff gilt als wichtiger Baustein für das Energiesystem der Zukunft und wird auch als Rohstoff für die chemische Industrie in großen Mengen benötigt. Mithilfe von Katalysatoren lässt sich Wasser elektrolytisch aufspalten und so Wasserstoff gewinnen. Im Rahmen ihrer Promotion forschte Hanna Trzesniowski an nickelbasierten Elektrokatalysatoren für die Wasserspaltung. Diese stellen unter alkalischen Bedingungen eine vielversprechende Alternative zu seltenen Materialien wie Iridium für die Wasserstoffgewinnung dar. Eine zentrale Erkenntnis ihrer Forschung war die Aufklärung der elektronischen Struktur von Nickel-Eisenoxid-Katalysatoren im katalytisch aktiven Zustand. Darüber hinaus gelang es ihr erstmals, die Prozesse an der elektrochemischen Grenzfläche - also genau dort, wo die Wasserspaltung stattfindet - spektroskopisch zu beobachten. Hanna Trzesniowskis Arbeit trägt dazu bei, das Verständnis der alkalischen Wasserelektrolyse zu vertiefen und den Weg für die Entwicklung effizienterer und stabilerer Katalysatoren zu ebnen.

„Ich saß mitten in der Nacht an der Beamline, leicht enttäuscht, weil auf den ersten Blick nichts an der Grenzfläche zwischen Katalysator und Elektrolyt zu passieren schien. Doch dann, bei genauerer Analyse, wurde klar: Elektrolytionen schlüpfen zwischen die Katalysatorschichten. Das passiert zu einem Zeitpunkt kurz bevor der Katalysator seine Arbeit aufnimmt und Wasser spaltet, so als wollten die Ionen ganz nah dran sein, wenn es spannend wird.“

Ziel von Benedikt Wagners Promotionsarbeit ist die Stärkung der kryptografischen Grundlagen für Varianten digitaler Signaturverfahren, die in der Praxis – etwa in elektronischen Wahlsystemen, bei Blockchains oder verteilten Systemen – eingesetzt werden können. Benedikt Wagners Arbeit trägt zur Verbesserung der Sicherheit und Effizienz solcher Verfahren bei, insbesondere in Szenarien mit starken Angreifern. Sie adressiert aktuelle Limitationen bestehender Verfahren und liefert neue theoretische und praktische Werkzeuge für vertrauenswürdige digitale Infrastrukturen.

„Kurz nach dem Beginn meiner Promotion hatte ich bereits ein erstes Ergebnis, auf das ich sehr stolz war. Anstatt es aber direkt fertig aufzuschreiben und auf den ePrint-Server zu laden, feilten mein Supervisor und ich an vielen Details und verbesserten es weiter. Nach einer Weile mussten wir aber feststellen, dass in der Zwischenzeit ein anderes Team ein ähnliches Ergebnis veröffentlicht hat. Daraus habe ich gelernt, Ergebnisse an einem gewissen Punkt schnell aufzuschreiben und zu veröffentlichen, bevor es ein anderer tut.“

In seiner Dissertation untersucht Tim Ziegler Optimierungsverfahren für die lasergetriebene Plasmabeschleunigung von Protonen – eine vielversprechende Technologie für kompakte, leistungsstarke Teilchenquellen. Tim Zieglers Arbeit kombiniert präzise Charakterisierung und Kontrolle von ultrakurzen Laserpulsen mit innovativen Targetkonzepten. Die dabei entwickelten Methoden verbesserten die Qualität laserbeschleunigter Protonenstrahlen maßgeblich und ermöglichten einen neuen Energie-Rekord von 150 MeV. Die Ergebnisse markieren einen technologischen Durchbruch und schaffen robuste Standards für zukünftige Plasma-Experimente mit hochintensiven Lasersystemen. Damit leistet die Arbeit einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung laserbasierter Beschleuniger – von der Grundlagenforschung bis zur Anwendung in Medizin und Materialwissenschaft.

„Über Monate hinweg tasteten wir uns an die ideale Parameterkombination heran. Als der Laserpuls schließlich abgefeuert wurde und unsere Detektoren einen neuen Energierekord anzeigten, brach im Kontrollraum großer Jubel aus. Allen wurde in dem Moment klar: Das Konzept funktioniert besser als erhofft.“

Anna Vanderbruggen ist Ingenieurin für Mineralienverarbeitung. Nachdem sie zunächst mit natürlichen Ressourcen gearbeitet hatte, verlagerte sie ihren Schwerpunkt auf das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien. Dies führte zur Gründung eines eigenen Forschungsprojekts, das sich vor allem mit dem Recycling von Anodengraphit befasst. Angetrieben von ihrer Leidenschaft und ihrem Engagement in diesem Bereich promovierte sie am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) und an der Aalto-Universität, wo sie 2022 ihre Dissertation erfolgreich mit Auszeichnung verteidigte.  Für ihr innovatives Verfahren zum Graphit-Recycling aus gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien erhielt sie 2022 den Europäischen Innovationspreis in der Kategorie EIT Change. Derzeit ist Anna Vanderbruggen Postdoktorandin am GeoRessources-Labor der Universität Lothringen in Frankreich. Sie setzt ihre Arbeit im Bereich Batterierecycling fort und unterrichtet an der Universität Mineralienverarbeitung und -recycling.

„Das Recycling von Graphit wurde oft zu Unrecht als unbedeutend abgetan. Mit meiner Arbeit konnte ich beweisen, dass Anodengraphit effektiv zurückgewonnen und in neuen Batterien wiederverwendet werden kann.“

Die stetig steigende Anzahl vernetzter Geräte, die speziell dazu entwickelt wurden, Umweltbedingungen präzise zu erfassen, treibt die Nachfrage nach lokaler, dezentraler Energieerzeugung auf ein Rekordhoch. Die Möglichkeit, beträchtliche Mengen an Energie vor Ort zu nutzen, hat das Potenzial, die weit verbreitete Nutzung dieser Geräte zu revolutionieren. Dies wiederum verspricht eine Verringerung des Wartungsaufwands, was nicht nur einen technologischen Durchbruch, sondern langfristig auch einen wirtschaftlichen Vorteil bedeutet. Im Rahmen seiner Promotion untersuchte Joel Joseph am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) den innovativen Einsatz von thermomagnetischen Dünnschichtantrieben zur Entwicklung von thermischen Energiegewinnern mit sehr hoher Leistung pro Stellfläche. In einem Modell konnte er die Leistung pro Stellfläche im Vergleich zum ersten Prototyp um 340 Prozent steigern.

„Mit der zunehmenden Zahl von vernetzten Geräten steigt weltweit die Nachfrage nach autarken Geräten, die Energie aus ihrer Umgebung nutzen. Ich wollte einen Beitrag zu den Bemühungen um eine umweltfreundliche und nachhaltige Lösung leisten.“

Ungefähr 75 Prozent der weltweiten Landoberfläche zeigt Spuren menschlicher Nutzung. In ihrer Doktorarbeit erforschte Karina Winkler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Landnutzungsänderungen der letzten 60 Jahre auf der Erde. Mithilfe von Satellitendaten, Landnutzungsstatistiken und -karten konnte sie die raumzeitlichen Muster von globalen Landnutzungsänderungen in hoher Auflösung sichtbar machen sowie deren Treiber und Auswirkungen aufs Klima analysieren. Karina Winkler arbeitet als Wissenschaftlerin in der Forschungsgruppe Landnutzungswandel und Klima am KIT Campus Alpin.

„Mit meiner Forschung möchte ich Landnutzung als weltweit vernetztes System von Mensch-Umwelt-Interaktionen greifbar machen, um den menschlichen ‚Fußabdruck‘ auf der Erde besser zu verstehen.“

Seiner Leidenschaft für angewandte Wissenschaften folgend, studierte Leonardo Ayala in Argentinien Physik und arbeitete in einem Optiklabor in El Salvador, wo er biologisches Gewebe mit optischen Bildgebungsverfahren untersuchte. Dies ermutigte ihn, am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) über angewandte Biophotonik für die Krebsforschung mit Hilfe der Informatik zu promovieren. Leonardo Ayala entwickelt Anwendungen für die optische Bildgebung auf der Grundlage künstlicher Intelligenz mit dem Ziel, die spektrale Bildgebung in die klinische Praxis zu übertragen. Während seiner Doktorarbeit war es sein Ziel, Lösungen für die spektrale Bildgebung zu entwickeln, die auf klinische Probleme angewendet werden können. Zusammen mit seinem Team arbeitete er an der Überwachung des Blut- und Sauerstoffgehalts in inneren Organen während einer Operation (z.B. bei der Entfernung von Nierenkrebs).

„Ich träume davon, dass die spektrale Bildgebung in den Krankenhäusern routinemäßig eingesetzt wird, weil ich glaube, dass sie für die Patientenversorgung viel zu bieten hat.“

Die Niemann-Pick-Krankheit Typ C (NPC) gehört zu den seltenen lysosomalen Speicherkrankheiten, welche zu einer Neurodegeneration schon im Kindesalter führt. Das Tahirovic-Labor am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE), München, erforscht vorrangig die  zellulären Mechanismen, die zur Neurodegeneration führen. Hier untersuchte Lina Dinkel die Rolle der Immunzellen des Gehirns, die sogenannten Mikroglia, in der Neuropathologie von NPC. Sie konnte zeigen, dass Veränderungen der Mikroglia früh in der NPC-Pathologie auftreten und dass allein diese Veränderungen zur Neurodegeneration führen können. Diese zellulären Veränderungen konnte sie auch in peripheren Immunzellen, den Makrophagen, von NPC Patienten nachweisen, wodurch sich neue Möglichkeiten für Wirkstoffscreenings oder für die Überwachung von therapeutischen Interventionen in NPC Patienten bieten.

„Ich hoffe mit meiner Arbeit mehr Aufmerksamkeit für seltene Krankheiten zu generieren und zu zeigen, dass ihre Erforschung für das Verständnis zellulärer Mechanismen unerlässlich ist.“

In seiner Doktorarbeit „Spin waves in curved magnetic shells“ untersuchte Lukas Körber am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) die komplexen Eigenschaften von Spinwellen in gekrümmten magnetischen Strukturen und leistete damit einen bedeutenden Beitrag zum Verständnis magnetischer Phänomene auf nanoskaliger Ebene. Während dieser Arbeit trug er zur Entwicklung neuer numerischer Methoden im Mikromagnetismus bei. So entwickelte er zum Beispiel eine effiziente Methode zur Berechnung von Spinwellenspektren in gekrümmten Geometrien. Zusammen mit Attila Kákay entwickelte er die Open-Source Software TetraX, die schnell Verbreitung in der wissenschaftlichen Community zur Erforschung von Spinwellen gefunden hat.

„Während meiner Promotion habe ich die grundlegenden Eigenschaften von magnetischen Wellen in gekrümmten Geometrien erforscht und damit hoffentlich zum tieferen Verständnis auf dem Gebiet der Magnetisierungsdynamik beigetragen.“

Hochgenaue, skalenauflösende Simulationen bieten die Chance, komplexe turbulente Strömungen in Triebwerken besser zu verstehen und zu analysieren. In seiner Dissertation entwickelte Michael Bergmann am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ein effizientes Framework auf Basis der Discontinuous-Galerkin-Methode in dem CFD-Tool TRACE, um diese rechenintensiven Simulationen für den industriellen Einsatz zugänglich zu machen.

„Durch die enge Zusammenarbeit mit führenden Triebwerksherstellern hoffe ich, mit diesem Framework einen Beitrag zur Verwirklichung der klimaneutralen Luftfahrt leisten zu können.“

Offshore Windenergie ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg in Richtung Klimaneutralität. Die weitreichenden Auswirkungen der Offshore Windenergie waren bislang jedoch kaum erforscht. In seiner Promotion am Helmholtz-Zentrum Hereon untersuchte Nils Christiansen mittels numerischer Modellierung den physikalischen Fußabdruck der Offshore Windenergie und zeigte, welche Veränderungen in der Nordsee durch die Windkraftanlagen auftreten können. Diese Erkenntnisse können als wichtige Grundlage dienen, Naturschutz beim Ausbau der Offshore Windenergie zu gewährleisten.

„Mit meiner Forschung möchte ich Einblicke in den Fußabdruck der Offshore Windenergie geben und zur Gestaltung einer naturverträglichen Energiewende beitragen.“

Traditionell werden Kopfhörer zur Bereitstellung von privaten Audiokanälen verwendet. In seiner am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) abgeschlossenen Dissertation beschäftigt sich Tobias Röddigers damit, wie Kopfhörer der Zukunft aussehen könnten. Seine Forschung hat gezeigt, dass Earables – intelligente Sensorgeräte, die am Ohr getragen werden – bei der Atem- und Augenüberwachung, der Hustenerkennung, der kardiopulmonalen Wiederbelebung und der unsichtbaren Mensch-Computer-Interaktion eingesetzt werden können.

„Durch meine Forschung werden Kopfhörer zu multifunktionalen Alltagshelfern zur Gesundheitsüberwachung und Erweiterung menschlicher Fähigkeiten.“

Zina Kallien untersuchte im Rahmen ihrer Promotion am Helmholtz-Zentrum Hereon reibbasierte Fertigungstechnologien. Dabei lag ein besonderer Fokus auf dem Reibauftragschweißen – ein Prozess, der für Beschichtungen und die additive Fertigung Potenzial zeigt. Der simple Aufbau, der geringe Energieeintrag, der benötigt wird, und nicht zuletzt die homogenen Eigenschaften der aufgebauten Strukturen mit hoher Festigkeit bestätigen eindrucksvoll das Potenzial des Prinzips gegenüber vielen anderen (schmelzbasierten) Verfahren.

„Mit Blick auf Umwelt und Nachhaltigkeit müssen moderne Fertigungsprozesse viele Anforderungen erfüllen. Es ist notwendig, ein umfangreiches Verständnis grüner Technologien zu erlangen, um deren Potenziale auszuschöpfen und sie langfristig zu etablieren.“

Martin Angerers Forschungsinteressen umfassen neuartige Sensoren und Wandler mit Schwerpunkt auf medizinischen Anwendungen. Sein Fachwissen umfasst die Entwicklung, Modellierung, Herstellung, Charakterisierung und Optimierung von piezoelektrischen und mikromechanischen Sensor- und Wandlertechnologien. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) promovierte er über neuartige Ultraschall-Wandlersysteme zur 3D-Bildgebung für die Brustkrebs-Frühdiagnostik. Die Ultraschall-Computertomographie kombiniert die Vorteile der Ultraschallbildgebung und der 3D-Bilddiagnostik. Dadurch hat sie das Potenzial, die Früherkennung von Brustkrebs maßgeblich zu verbessern.

„Ultraschall birgt ein enormes, ungenutztes Potenzial in verschiedenen Bereichen von Wissenschaft und Technik. Mich fasziniert besonders das Zusammenspiel von theoretischen Grundlagen und deren praktischer Anwendung um neuartige Technologien und Systeme zu ermöglichen.“

Metalle und Mineralien sind unabdingbar für ein neues Energiesystem. Um dieses System aufzubauen und zu erhalten, müssen komplexe Metallvorkommen mit maximaler Effizienz und minimalen Umweltauswirkungen abgebaut werden. Lucas Pereira vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf HZDR hat sich in seiner Promotion mit partikelbasierten Trennungsmodellen beschäftigt und maschinelles Lernen angewendet, um das Verständnis und die Vorhersage der Mineralaufbereitung zu verbessern.

„Metalle sind der Treibstoff für unser neues Energiesystem. Diese effizient und klimafreundlich zu gewinnen, ist die Herausforderung, die mich dazu veranlasst hat, eine Methode zu entwickeln, um die Gewinnbarkeit auch einzelner mikroskopisch kleiner Partikel zu bestimmen.“

Erdbeben gehören zu den folgenreichsten Naturgefahren, denen die Gesellschaft ausgesetzt ist. In seiner Promotion am Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ hat Jannes Münchmeyer künstlichen Intelligenz genutzt, um Erdbeben zu verstehen und frühzeitig vor starken Erschütterungen warnen zu können.

„Ich möchte mit meiner Forschung die Gefahr verringern, die von Erdbeben für die Menschen ausgeht.“

CRISPR sind bestimmte Erbgutabschnitte in der DNA von Bakterien und ein wichtiger Teil ihres Immunsystems. Hier werden Informationen über Infektionen oder Genveränderungen gespeichert. Mithilfe ausgeklügelter Technologien können diese Informationen genutzt werden, um Krankheitsverläufe besser zu verstehen, vorherzusagen und zu behandeln. In seiner Promotion am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung HIRI hat Chunlei Jiao innovative CRISPR-basierte Plattformen entwickelt, die auch vergangene Zellzustände aufzeichnen können und Rückschlüsse zulassen, mit welchen Krankheitserregern Bakterien bisher in Berührung gekommen sind. Das hat großes Potenzial für genauere Diagnosen und Behandlungen von Krankheiten.

„Mit meiner Forschung an CRISPR-Werkzeugen möchte ich dazu beitragen, Krankheiten und Infektionen besser zu verstehen und deren Diagnose zu Verbessern.“

Supraglaziale Seen in der Antarktis entstehen, wenn sich Schmelzwasser auf den Eisflächen sammelt. Sie beeinflussen, ob Gletscher Masse verlieren oder dazugewinnen. Trotzdem sind die supraglazialen Seen in der Antarktis bislang jedoch kaum erforscht. Mariel Dirscherl vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat in ihrer Promotion ein KI-gestütztes System entwickelt, dass erstmals optische und radar-basierte Satelliten Bilder auswertet und so antarktische Schmelzwasser-Seen automatisiert erfassen und analysieren kann. Der Datensatz liefert eine wichtige Grundlage für die Modellierung des zukünftigen Beitrags der Antarktis zum globalen Meeresspiegelanstieg.

„Da supraglaziale Seen in der Antarktis bislang nur kaum erforscht wurden, war es mein besonderes Interesse, das Bewusstsein für die Bedeutung der Seen im Kontext des globalen Klimawandels zu stärken.“

Seit seiner ersten Sekunde befindet sich unser Universum in einer Hochenergiephase, die Teilchenphysik beinhaltet, die sich jenseits der Standardmodelle abspielt und (noch) nicht durch diese abgebildet werden kann. Dank der Gravitationswellen, die von den uranfänglichen Objekten ausgehen, haben wir Zugang zu bisher unerreichten Zeit- und Energieskalen und können diese erforschen. Wie sich aktuelle und zukünftige Observatorien dafür eignen, Gravitationswellen in einem breiten Frequenzbereich zu erforschen, hat Peera Simakachorn in seiner Promotion am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY untersucht. Seine Arbeit hat dazu beigetragen, wissenschaftliche Argumente für zukünftige Experimente zu liefern, insbesondere für das Einstein-Teleskop. Darüber hinaus erforschte Peera Simakachorn auch Gravitationswellen im Ultrahochfrequenzbereich – derzeit noch wissenschaftliches Neuland.

„Mit den derzeitigen und zukünftigen Observatorien werden wir bald die unerforschte Geschichte unseres Kosmos lesen können - wie eine Art kosmisches Geschichtsbuch. Ich bin froh dazu beizutragen.“

Bauchspeicheldrüsenkrebs ist eine äußerst tödliche Erkrankung, für die es kaum wirksame Therapien gibt. Chiarfa Falcomatá von der Icahn School of Medicine am Mount Sinai in New York hat in ihrer Promotion die molekularen und zellulären Grundlagen dieser Tumoren untersucht. Dabei hat sie wichtige Erkenntnisse gewinnen können, über die Zelltypen, aus denen sie bestehen, und über die Signale, welche die Tumorzellen am Leben halten und sie vor Immunangriffen schützen. Auf dieser Grundlage hat sie in Kooperation mit dem Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung neue Strategien entwickelt, um diese Signale zu blockieren und die Tumorzellen mithilfe des Immunsystems zu eliminieren.

„Bisher gibt es kaum wirksame Therapien gegen Bauchspeicheldrüsenkrebs. Mit meiner Forschung möchte ich neue Strategien entwickeln, mit denen unser Immunsystem die Tumorzellen bekämpfen kann.“

Für eine erfolgreiche Energiewende braucht es unbedingt sichere, effiziente Speichertechnologien. Hannes Radinger hat sich in seiner Promotion am Karlsruher Institut für Technologie KIT mit kohlenstoffbasierten Elektroden in Durchflussbatterien befasst. Diese Batterien haben großes Potenzial als Speicher für zum Beispiel Sonnenenergie für den Verbrauch während der Nacht, gelten. Um diese Technologie weiter voranzutreiben, hat Hannes Radinger die Oberflächeneigenschaften, die Struktur und das elektrochemische Verhalten der Batterien untersucht. Die Ergebnisse liefern tiefgreifende Einblicke in die zugrundeliegenden Grenzflächenphänomene in der Elektrochemie und helfen die wichtige Grundlagenforschung für Energiespeicher auszubauen.

„My passion for advancing energy storage technology and challenging existing beliefs drives me to push the boundaries of basic science.“

Mikrobiome bezeichnen die Gesamtheit der Mikroorganismen (z. B. Bakterien oder Viren), die auf und in einem Wirt leben. Die Stoffwechselaktivitäten dieser Organismen können für verschiedene biotechnologische Anwendungen genutzt werden, zum Beispiel für pharmazeutische Produkte, Lebensmittel oder Waschmittel. Flávio Baleeiro hat in seiner Promotion am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ und KIT untersucht, wie uns Mikrobiome helfen können, unseren Müll loszuwerden und dabei Kohlenstoff mit unübertroffener Effizienz zu fixieren. Während des Prozess produziert das Mikrobiome Chemikalien, die in industriellen Prozessen genutzt werden können.

„Ein Mikrobiom kann unseren Müll loswerden und Kohlenstoff mit unübertroffener Effizienz binden. Diese faszinierende Tatsache treibt mich an, eine Kreislaufwirtschaft um sie herum zu entwickeln.“

Tieftemperatur-Energiesensoren wie das Magnetische Mikrokalorimeter erreichen hohe Auflösungen, sind schnell und in großer Anzahl auf Chips integrierbar. Um sie für Experimente oder Messsysteme nutzbar zu machen und Temperaturen nahe des absoluten Nullpunktes auszulesen, bedarf es einer zugeschnittenen Auslesemethode. In seiner Promotion hat Nick Karcher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine Elektronik entwickelt, um Signale von Tieftemperatur-Teilchendetektoren während der Messzeit auszulesen.

„Ich hoffe, dass meine neue Methode völlig neue Möglichkeiten für künftige Experimente in der Physik eröffnen wird.“

Richard Gebauer studierte und promovierte am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Bereich Quantencomputing. Parallel zu seiner Doktorarbeit absolvierte er einen Master of Business Administration (MBA) am internationalen Collège des Ingénieurs. Seit März arbeitet er als Strategieberater bei PwC Strategy&, unterstützt aber auch weiterhin als Postdoc die wissenschaftliche Arbeit am KIT.

„Innovative und disruptive Technologien sind meine Leidenschaft. Mit meiner Forschung neue Anwendungen im hochdynamischen Quantencomputing- Umfeld zu ermöglichen, begeistert mich immer wieder.“

Iulia Cojocariu machte ihren Abschluss in Chemie an der Universität La Sapienza, Rom, Italien. Anschließend wechselte sie zum Forschungszentrum Jülich an das Peter Grünberg Institut für Elektronische Eigenschaften, wo sie unter der Leitung von Prof. Claus M. Schneider promovierte. Sie verteidigte ihre Doktorarbeit in Physik an der Universität Duisburg-Essen. Jetzt arbeitet sie als Postdoc am Elettra Synchrotron und an der Universität Triest.

„Molekulare Grenzflächen sind äußerst vielseitige Instrumente für spin-elektronische Geräte. Meine Forschung trägt dazu bei, ihre magnetischen, chemischen und elektronischen Eigenschaften besser zu verstehen.“