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Dr. Karen Alim
Karen Alim
Leiterin einer Max-Planck-Forschungsgruppe
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Fax: +49 551 5176-302
Stefan Luther
Leiter einer Max-Planck-Forschungsgruppe
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Dr. Armita Nourmohammad
Armita Nourmohammad
Leiterin einer Max-Planck-Forschungsgruppe
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Viola Priesemann
Leiterin einer Max-Planck-Forschungsgruppe
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Dr. Michael Wilczek
Michael Wilczek
Leiter einer Max-Planck-Forschungsgruppe
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Max-Planck-Forschungsgruppen

Wie entstehen Muster und Form in einem Organismus? Die Morphogenese eines Organismus, die selbst-organisierte Entwicklung von Zellen zu einer funktionalen Einheit ist Grundlage des Lebens. Unser Ziel ist es, die physikalischen Prinzipien bei der Entwicklung von Organismen zu bestimmen. Unser Schwerpunkt liegt zur Zeit auf der Mechanik beim Pflanzenwachstum und wie Strömungen die Anpassung des netzwerk-formenden Schleimpilz Physarum polycephalum ermöglichen.

Biologische Physik und Morphogenese (Dr. Karen Alim)

Wie entstehen Muster und Form in einem Organismus? Die Morphogenese eines Organismus, die selbst-organisierte Entwicklung von Zellen zu einer funktionalen Einheit ist Grundlage des Lebens. Unser Ziel ist es, die physikalischen Prinzipien bei der Entwicklung von Organismen zu bestimmen. Unser Schwerpunkt liegt zur Zeit auf der Mechanik beim Pflanzenwachstum und wie Strömungen die Anpassung des netzwerk-formenden Schleimpilz Physarum polycephalum ermöglichen. [mehr]
Obwohl das Herzflimmern zu den Haupttodesursachen in den westlichen Industrienationen zählt, ist dieser Zustand noch nicht vollständig verstanden. Die Mitarbeiter der Max-Planck-Forschungsgruppe entwickeln deshalb mathematische Modelle, die das Herzflimmern beschreiben, und simulieren die Krankheit im Experiment. Zudem erforschen sie Behandlungsmethoden wie etwa einen neuartigen, gepulsten Defibrillator, der mit wenig Energie auskommt und somit für die Patienten deutlich schonender ist als herkömmliche Geräte.

Biomedizinische Physik (Prof. Dr. Stefan Luther)

Obwohl das Herzflimmern zu den Haupttodesursachen in den westlichen Industrienationen zählt, ist dieser Zustand noch nicht vollständig verstanden. Die Mitarbeiter der Max-Planck-Forschungsgruppe entwickeln deshalb mathematische Modelle, die das Herzflimmern beschreiben, und simulieren die Krankheit im Experiment. Zudem erforschen sie Behandlungsmethoden wie etwa einen neuartigen, gepulsten Defibrillator, der mit wenig Energie auskommt und somit für die Patienten deutlich schonender ist als herkömmliche Geräte.
Darwinian evolution is an act of information processing: populations sense and measure the state of their environment and adapt by changing their configurations accordingly. Changes of the environment result in an irreversible out-of-equilibrium adaptive evolution, with a constant flow of information.  Our goal is to understand the biological limits of information processing in evolving populations. We study a wide range of biological systems, including rapid evolution of viruses such as HIV, somatic evolution of cellular populations in the adaptive immune system of vertebrates, and adaptive evolution of gene regulation. Although distinct in many of their biological characteristics, we aim to identify common features in their biophysical principles, and ultimately to devise a common framework for a predictive description their evolutionary dynamics.

Statistical physics of evolving systems (Dr. Armita Nourmohammad)

Darwinian evolution is an act of information processing: populations sense and measure the state of their environment and adapt by changing their configurations accordingly. Changes of the environment result in an irreversible out-of-equilibrium adaptive evolution, with a constant flow of information.  Our goal is to understand the biological limits of information processing in evolving populations. We study a wide range of biological systems, including rapid evolution of viruses such as HIV, somatic evolution of cellular populations in the adaptive immune system of vertebrates, and adaptive evolution of gene regulation. Although distinct in many of their biological characteristics, we aim to identify common features in their biophysical principles, and ultimately to devise a common framework for a predictive description their evolutionary dynamics. [mehr]
Wie kann das komplexe Netzwerk verknüpfter Neuronen Gedanken und Handlungen hervorbringt? Diese Frage erforscht die Gruppe von Viola Priesemann, indem sie Theorien aus der Informationsverarbeitung und der statistischen Physik mit massiv parallelen neuronalen Messdaten zusammenbringt.

Theorie Neuronaler Systeme (Dr. Viola Priesemann)

Wie kann das komplexe Netzwerk verknüpfter Neuronen Gedanken und Handlungen hervorbringt? Diese Frage erforscht die Gruppe von Viola Priesemann, indem sie Theorien aus der Informationsverarbeitung und der statistischen Physik mit massiv parallelen neuronalen Messdaten zusammenbringt.
Trotz ihrer Allgegenwärtigkeit in Natur und Technik fehlt uns bis heute ein vollständiges Verständnis turbulenter Strömungen. Aus Sicht der theoretischen Physik handelt es sich bei voll entwickelter Turbulenz um ein Paradebeispiel eines komplexen Nichtgleichgewichtssystems mit vielen stark wechselwirkenden Freiheitsgraden. Das Ziel der Forschungsgruppe ist es, zu unserem Verständnis turbulenter Strömungen im Rahmen von statistischen Theorien, Modellierung und numerischen Simulationen beizutragen. Neben der Untersuchung grundlegender Aspekte turbulenter Strömungen haben wir die Übertragung neuester theoretischer Konzepte auf angewandte Probleme wie atmosphärische Turbulenz und Windenergieerzeugung zum Ziel.

Theorie turbulenter Strömungen (Dr. Michael Wilczek)

Trotz ihrer Allgegenwärtigkeit in Natur und Technik fehlt uns bis heute ein vollständiges Verständnis turbulenter Strömungen. Aus Sicht der theoretischen Physik handelt es sich bei voll entwickelter Turbulenz um ein Paradebeispiel eines komplexen Nichtgleichgewichtssystems mit vielen stark wechselwirkenden Freiheitsgraden. Das Ziel der Forschungsgruppe ist es, zu unserem Verständnis turbulenter Strömungen im Rahmen von statistischen Theorien, Modellierung und numerischen Simulationen beizutragen. Neben der Untersuchung grundlegender Aspekte turbulenter Strömungen haben wir die Übertragung neuester theoretischer Konzepte auf angewandte Probleme wie atmosphärische Turbulenz und Windenergieerzeugung zum Ziel.

Ehemalige Max-Planck-Forschungsgruppen am MPIDS

Das Studium der Physik und der physikalischen Chemie von Grenzflächen in mehrphasigen Flüssigkeiten ist von großer praktischer Bedeutung, insbesondere um Emulsionen (Pharmazeutische Technologie, Medizin), Schäume (Lebensmitteltechnologie), Membranen (Materialwissenschaften, biologische Zellen) zu verstehen. Ein Schwerpunkt der Arbeitsgruppe ist die Dynamik von Grenzflächen einzelner Tröpfchen, Blasen oder Myzellen und Vesikel in Emulsionen. Mit Hilfe der Mikrofluidik ist es möglich, quantitativ und zeitlich hoch aufgelöst die Übergangsstadien der Tropfenbildung, der Koaleszenz, sowie der Emulsifikation, auch unter dem Einfluss externer Faktoren wie elektrischer Felder, zu untersuchen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung neuer Anwendungen der Mikrofluidik im Bereich der Biologie, Chemie und Biotechnologie in enger Zusammenarbeit mit Biologen und Biochemikern.

Tröpfchen, Membranen und Grenzflächen (Dr. Jean-Christophe Baret)

Das Studium der Physik und der physikalischen Chemie von Grenzflächen in mehrphasigen Flüssigkeiten ist von großer praktischer Bedeutung, insbesondere um Emulsionen (Pharmazeutische Technologie, Medizin), Schäume (Lebensmitteltechnologie), Membranen (Materialwissenschaften, biologische Zellen) zu verstehen. Ein Schwerpunkt der Arbeitsgruppe ist die Dynamik von Grenzflächen einzelner Tröpfchen, Blasen oder Myzellen und Vesikel in Emulsionen. Mit Hilfe der Mikrofluidik ist es möglich, quantitativ und zeitlich hoch aufgelöst die Übergangsstadien der Tropfenbildung, der Koaleszenz, sowie der Emulsifikation, auch unter dem Einfluss externer Faktoren wie elektrischer Felder, zu untersuchen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung neuer Anwendungen der Mikrofluidik im Bereich der Biologie, Chemie und Biotechnologie in enger Zusammenarbeit mit Biologen und Biochemikern.
Obwohl (seit Darwin) die Prinzipien der biologischen Evolution bekannt sind, können wir ihren Ablauf kaum vorhersagen. Rasante biotechnologische Fortschritte ermöglichen aber einen immer besseren Blick auf die zeitlichen Veränderungen im Genom. Die Max-Planck-Forschungsgruppe entwickelt hierzu theoretische Modelle, die sie mit Hilfe von genetischen Daten oder im Experiment testet. In weiteren, zum Teil verwandten, biophysikalischen Projekten wird die Mechanik von wachsendem Gewebe untersucht.

Biologische Physik und Evolutionäre Dynamik (Dr. Oskar Hallatschek)

Obwohl (seit Darwin) die Prinzipien der biologischen Evolution bekannt sind, können wir ihren Ablauf kaum vorhersagen. Rasante biotechnologische Fortschritte ermöglichen aber einen immer besseren Blick auf die zeitlichen Veränderungen im Genom. Die Max-Planck-Forschungsgruppe entwickelt hierzu theoretische Modelle, die sie mit Hilfe von genetischen Daten oder im Experiment testet. In weiteren, zum Teil verwandten, biophysikalischen Projekten wird die Mechanik von wachsendem Gewebe untersucht.
Die Max-Planck-Forschungsgruppe beschäftigt sich mit dem Ursprung komplexen dynamischen Verhaltens in nichtlinearen Systemen. Der Schwerpunkt liegt auf der Erforschung des Turbulenzübergangs in Scherströmungen. Um ein tieferes Verständnis dieser Vorgänge zu gewinnen, werden Methoden aus der nichtlinearen Dynamik angewandt. In weiteren Projekten geht es um elastische Turbulenz, Reduktion des Strömungswiderstandes in Polymer-Lösungen und Phasenübergänge in granularen Medien.

Komplexe Dynamik und Turbulenz (Dr. Björn Hof)

Die Max-Planck-Forschungsgruppe beschäftigt sich mit dem Ursprung komplexen dynamischen Verhaltens in nichtlinearen Systemen. Der Schwerpunkt liegt auf der Erforschung des Turbulenzübergangs in Scherströmungen. Um ein tieferes Verständnis dieser Vorgänge zu gewinnen, werden Methoden aus der nichtlinearen Dynamik angewandt. In weiteren Projekten geht es um elastische Turbulenz, Reduktion des Strömungswiderstandes in Polymer-Lösungen und Phasenübergänge in granularen Medien.
Wie ist biologische Materie aufgebaut, was sind die zugrunde liegenden Strukturen?
 Unsere Max-Planck-Forschungsgruppe untersucht die Morphologie und die Funktionsweise lebender Organismen und die physikalischen Gesetze dahinter. Hauptsächlich beschäftigen wir uns mit realen biologischen Verteilungssystemen. Wir benutzen Ansätze aus Physik, Mathematik und Informatik um die Evolution und Funktionsweise komplexer Gefäßnetzwerke zu verstehen. In anderen durch die Biologie inspirierten Projekten untersuchen wir, wie sich kompliziert strukturierte Objekte geometrisch falten und entfalten. Darüber hinaus analysieren wir mechanische Eigenschaften, wie z.B. die Elastizität dünner Schalen.

Physik biologischer Organisation (Dr. Eleni Katifori)

Wie ist biologische Materie aufgebaut, was sind die zugrunde liegenden Strukturen?
 Unsere Max-Planck-Forschungsgruppe untersucht die Morphologie und die Funktionsweise lebender Organismen und die physikalischen Gesetze dahinter. Hauptsächlich beschäftigen wir uns mit realen biologischen Verteilungssystemen. Wir benutzen Ansätze aus Physik, Mathematik und Informatik um die Evolution und Funktionsweise komplexer Gefäßnetzwerke zu verstehen. In anderen durch die Biologie inspirierten Projekten untersuchen wir, wie sich kompliziert strukturierte Objekte geometrisch falten und entfalten. Darüber hinaus analysieren wir mechanische Eigenschaften, wie z.B. die Elastizität dünner Schalen.
Scheinbar einfache physikalische Systeme können komplexe Strukturen bilden und ein enorm dynamisches Verhalten zeigen. Beispiele sind laminar-turbulente Strukturen in Scherströmungen, die Bildung von korallenartigen Formen beim Kristallwachstum, die Rolle der Elastizität in der Musterbildung von Filamenten in biologischen Systemen, sowie freie Oberflächenströmungen in Mikrofluidanwendungen. Wir untersuchen diese Systeme mit verschiedensten Methoden aus Kontinuumsmechanik und Transporttheorie zusammen mit Verfahren der dynamischen Systeme und großskaligen Computersimulationen.

Emergente Komplexität in Physikalischen Systemen (Dr. Tobias Schneider)

Scheinbar einfache physikalische Systeme können komplexe Strukturen bilden und ein enorm dynamisches Verhalten zeigen. Beispiele sind laminar-turbulente Strukturen in Scherströmungen, die Bildung von korallenartigen Formen beim Kristallwachstum, die Rolle der Elastizität in der Musterbildung von Filamenten in biologischen Systemen, sowie freie Oberflächenströmungen in Mikrofluidanwendungen. Wir untersuchen diese Systeme mit verschiedensten Methoden aus Kontinuumsmechanik und Transporttheorie zusammen mit Verfahren der dynamischen Systeme und großskaligen Computersimulationen.
Die Mitarbeiter der Max-Planck-Forschungsgruppe beschäftigen sich mit der Struktur und der Dynamik komplexer Netzwerke. Ein Schwerpunkt ist die Analyse und die mathematische Modellierung der Aktivität von Netzwerken aus Nervenzellen im Gehirn. Dazu entwickelt die Gruppe auch die nötigen mathematischen Werkzeuge. Zudem beschäftigt sich das Team mit Anwendungen aus den Bereichen Informatik, statistischer Physik, Robotik und künstlichen neuronalen Netzwerken.

Netzwerk-Dynamik (Prof. Dr. Marc Timme)

Die Mitarbeiter der Max-Planck-Forschungsgruppe beschäftigen sich mit der Struktur und der Dynamik komplexer Netzwerke. Ein Schwerpunkt ist die Analyse und die mathematische Modellierung der Aktivität von Netzwerken aus Nervenzellen im Gehirn. Dazu entwickelt die Gruppe auch die nötigen mathematischen Werkzeuge. Zudem beschäftigt sich das Team mit Anwendungen aus den Bereichen Informatik, statistischer Physik, Robotik und künstlichen neuronalen Netzwerken.
 
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