DCF Forschung

Forschungsgruppen


Wie erzeugt die Natur komplexe Morphologien und Muster aus einfachen Bausteinen? Auf der Mikro- und Nanoskala kontrollieren intermolekulare Wechselwirkungen die Strukturbildung weicher Materie. Grenzflächen können auf diesen Längenskalen das Gesamtverhalten dominieren. Die neu eingerichtete Forschungsgruppe beschäftigt sich mit Instabilitäten komplexer Flüssigkeiten in unterschiedlicher Geometrien und wendet neuartige experimentelle Techniken an, mit dem Ziel die Dynamik biologischer Systeme, wie Vesikel und Zellen, an oder in der Nähe von Grenzflächen zu verstehen.

Dynamik fluider und biologischer Grenzflächen - Oliver Bäumchen

Wie erzeugt die Natur komplexe Morphologien und Muster aus einfachen Bausteinen? Auf der Mikro- und Nanoskala kontrollieren intermolekulare Wechselwirkungen die Strukturbildung weicher Materie. Grenzflächen können auf diesen Längenskalen das Gesamtverhalten dominieren. Die neu eingerichtete Forschungsgruppe beschäftigt sich mit Instabilitäten komplexer Flüssigkeiten in unterschiedlicher Geometrien und wendet neuartige experimentelle Techniken an, mit dem Ziel die Dynamik biologischer Systeme, wie Vesikel und Zellen, an oder in der Nähe von Grenzflächen zu verstehen.
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Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit experimentellen Untersuchungen von Flüssigkristallen und ähnlichen Materialien an Grenzflächen. Im Vordergrund stehen dabei Benetzung und verwandte Grenzflächenphänomene, Defektstrukturen in smektischen Filmen und der Einsatz von Flüssigkristallen für neue selbstorganisierende Systeme.

Strukturbildung in weicher Materie - Christian Bahr

Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit experimentellen Untersuchungen von Flüssigkristallen und ähnlichen Materialien an Grenzflächen. Im Vordergrund stehen dabei Benetzung und verwandte Grenzflächenphänomene, Defektstrukturen in smektischen Filmen und der Einsatz von Flüssigkristallen für neue selbstorganisierende Systeme.
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Kurzpulslaser werden bei einer wachsenden Zahl von experimentellen Techniken eingesetzt. Die Pico- und Femtosekundenpulse unseres Laserlabors werden vorrangig in Experimenten gebraucht, die auf nicht-linearen optischen Prozessen basieren (z.B. Multiphotonenmikroskopie, kohärente Anti-Stokes-Raman-Streuung).

Nichtlineare Laserspektroskopie - Kristian Hantke

Kurzpulslaser werden bei einer wachsenden Zahl von experimentellen Techniken eingesetzt. Die Pico- und Femtosekundenpulse unseres Laserlabors werden vorrangig in Experimenten gebraucht, die auf nicht-linearen optischen Prozessen basieren (z.B. Multiphotonenmikroskopie, kohärente Anti-Stokes-Raman-Streuung).
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Symmetriebrechung und Strukturentstehung sind weit verbreitete und extreme wichtige kollektive Phänomene, die fern vom thermischen Gleichgewicht stattfinden. Wohlbekannte Beispiele sind schwärmende Stare, Muster in Bakterienkolonien, Filamentbildung in Kolloidsuspensionen, thermische Konvektion, oder auch die Stop-and-go-Wellen in einem Verkehrsstau. Ein besonders altehrwürdiges Beispiel ist das Verklumpen kosmischen Staubs in den Akkretionsscheiben um junge Sterne, führt es doch schließlich zur Entstehung von Planeten wie etwa Erde, und somit gelegentlich zur Entstehung von Leben und unserer selbst.

Kollektive Phänomene fern vom Gleichgewicht - Stephan Herminghaus

Symmetriebrechung und Strukturentstehung sind weit verbreitete und extreme wichtige kollektive Phänomene, die fern vom thermischen Gleichgewicht stattfinden. Wohlbekannte Beispiele sind schwärmende Stare, Muster in Bakterienkolonien, Filamentbildung in Kolloidsuspensionen, thermische Konvektion, oder auch die Stop-and-go-Wellen in einem Verkehrsstau. Ein besonders altehrwürdiges Beispiel ist das Verklumpen kosmischen Staubs in den Akkretionsscheiben um junge Sterne, führt es doch schließlich zur Entstehung von Planeten wie etwa Erde, und somit gelegentlich zur Entstehung von Leben und unserer selbst.
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This new group investigates the behavior of complex fluids at their interfaces with solids and gases. For instance, ball pens work well on paper, but would typically fail on glass. The reason for this is the different interaction of the ink, a complex fluid, with the different kinds of surfaces. The impact of our projects spans from everyday occurrence (e.g. paper) over Biology to computer technology (silicon microchips).

Grenzflächen komplexer Fluide - Stefan Karpitschka

This new group investigates the behavior of complex fluids at their interfaces with solids and gases. For instance, ball pens work well on paper, but would typically fail on glass. The reason for this is the different interaction of the ink, a complex fluid, with the different kinds of surfaces. The impact of our projects spans from everyday occurrence (e.g. paper) over Biology to computer technology (silicon microchips).

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Does a system of swimmers have to consist of living biological entities to move around and form swarms? Recent research in active particles and emulsions shows this is not the case. We aim to study hydrodynamics between droplets as well as collective interactions in a model system comprised of active liquid crystal droplets.

Active soft matter - Corinna Maaß

Does a system of swimmers have to consist of living biological entities to move around and form swarms? Recent research in active particles and emulsions shows this is not the case. We aim to study hydrodynamics between droplets as well as collective interactions in a model system comprised of active liquid crystal droplets.
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Today we can manipulate matter down to the atomic scale and this ability allows us to control and explore the rich and still vastly unknown features of systems away from equilibrium. In this group we employ computer simulations to understand the behavior of complex liquids and nonequilibrium systems. Our main goal is to identify the driving mechanisms of matter organization.

Nonequilibrium soft matter - Marco G. Mazza

Today we can manipulate matter down to the atomic scale and this ability allows us to control and explore the rich and still vastly unknown features of systems away from equilibrium. In this group we employ computer simulations to understand the behavior of complex liquids and nonequilibrium systems. Our main goal is to identify the driving mechanisms of matter organization.
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Übergreifende Forschungsprojekte

Unsere globale Umwelt, unsere lokale Lebenswelt und unsere Gesellschaft sind zur Zeit in rasender Verwandlung begriffen. Herkömmliche Planungsmodelle für Mobilität, Gütertransport und Ressourcenmanagement sind mit diesen Entwicklungen überfordert. Die Folge sind Verkehrsinfarkte und hohe Schadstoffbelastungen der Luft in den urbanen Zentren einerseits, Verödung, Verwahrlosung und Überalterung in den umgebenden ländlichen Räumen andererseits. Auf der Basis modernster digitaler Technologie und statistisch-physikalischer Modellierungsmethoden erarbeitet RegioMotion leistungsfähige Konzepte der Verzahnung von Kommunikations-, Mobilitäts- und Transportdiensten, die auf eine optimale Lebensqualität und Daseinsvorsorge sowohl in ländlichen als auch in urbanen Lebensräumen bei gleichzeitiger Minimierung des Individualverkehrsaufkommens zielt.

RegioMotion

Unsere globale Umwelt, unsere lokale Lebenswelt und unsere Gesellschaft sind zur Zeit in rasender Verwandlung begriffen. Herkömmliche Planungsmodelle für Mobilität, Gütertransport und Ressourcenmanagement sind mit diesen Entwicklungen überfordert. Die Folge sind Verkehrsinfarkte und hohe Schadstoffbelastungen der Luft in den urbanen Zentren einerseits, Verödung, Verwahrlosung und Überalterung in den umgebenden ländlichen Räumen andererseits. Auf der Basis modernster digitaler Technologie und statistisch-physikalischer Modellierungsmethoden erarbeitet RegioMotion leistungsfähige Konzepte der Verzahnung von Kommunikations-, Mobilitäts- und Transportdiensten, die auf eine optimale Lebensqualität und Daseinsvorsorge sowohl in ländlichen als auch in urbanen Lebensräumen bei gleichzeitiger Minimierung des Individualverkehrsaufkommens zielt.

Wissenschaftler aus mehreren unserer Arbeitsgruppen arbeiten gemeinsam am Projekt "Göttingen exploration of Microscale oil reservoir physics - GeoMorph", das im ExploRe-Programm von BP Plc gefördert wird.

GeoMorph - gefördert von BP Exploration Operating Company Ltd.

Wissenschaftler aus mehreren unserer Arbeitsgruppen arbeiten gemeinsam am Projekt "Göttingen exploration of Microscale oil reservoir physics - GeoMorph", das im ExploRe-Programm von BP Plc gefördert wird.
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Im Frühjahr 2015 wurde das Verbundprojekt „MaxSynBio“ gestartet, ein Forschungsnetzwerk zur synthetischen Biologie. Fernziel der Arbeiten ist die Herstellung synthetischer Zellen, wofür die Grundlagen dafür in dem Projekt erarbeitet werden sollen. Neun Max-Planck-Institute und die Universität Erlangen-Nürnberg beteiligen sich an dem Verbund, der von der Max-Planck-Gesellschaft und dem BMBF über 3 Jahre gefördert wird. Aus unserer Abteilung ist die Forschergruppe um Oliver Bäumchen in das Projekt involviert.

MaxSynBio - Max-Planck-Forschungsnetzwerk

Im Frühjahr 2015 wurde das Verbundprojekt „MaxSynBio“ gestartet, ein Forschungsnetzwerk zur synthetischen Biologie. Fernziel der Arbeiten ist die Herstellung synthetischer Zellen, wofür die Grundlagen dafür in dem Projekt erarbeitet werden sollen. Neun Max-Planck-Institute und die Universität Erlangen-Nürnberg beteiligen sich an dem Verbund, der von der Max-Planck-Gesellschaft und dem BMBF über 3 Jahre gefördert wird. Aus unserer Abteilung ist die Forschergruppe um Oliver Bäumchen in das Projekt involviert.
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Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat 2014 ein neues Schwerpunktprogramm „Mikroschwimmer – Von der Bewegung einzelner Teilchen zum kollektiven Verhalten (SPP 1726)“ ins Leben gerufen. Das Programm ist für eine Laufzeit von 6 Jahren geplant. Die Schwerpunkte der Forschung liegen in der Untersuchung biologischer Mikroschwimmer, dem Aufbau und der Untersuchung künstlicher Mikroschwimmer sowie der Wechselwirkung und dem Schwarmverhalten von Ensembles von Mikroschwimmern. Unsere Forschunggruppen um Corinna Maaß und Oliver Bäumchen sind in das Programm involviert.

Mikroschwimmer - Schwerpunktprogramm der DFG

Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat 2014 ein neues Schwerpunktprogramm „Mikroschwimmer – Von der Bewegung einzelner Teilchen zum kollektiven Verhalten (SPP 1726)“ ins Leben gerufen. Das Programm ist für eine Laufzeit von 6 Jahren geplant. Die Schwerpunkte der Forschung liegen in der Untersuchung biologischer Mikroschwimmer, dem Aufbau und der Untersuchung künstlicher Mikroschwimmer sowie der Wechselwirkung und dem Schwarmverhalten von Ensembles von Mikroschwimmern. Unsere Forschunggruppen um Corinna Maaß und Oliver Bäumchen sind in das Programm involviert.
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Der Sonderforschungsbereich SFB 937 zielt auf ein quantitatives Verständnis der physikalischen Mechanismen, die dazu führen, dass sich weiche und biologische Materie in komplexe Strukturen selbst organisiert, die dann dynamische Funktionen ausführen können, so wie Zellteilung, Zellbewegung und Gewebeentwicklung. Mit diesem Ziel vor Augen untersuchen wir, wie Moleküle und Zellen physikalisch interagieren, Kräfte ausüben, viskoelastisch reagieren, sich gegenseitig bewegen und sich in komplexe funktionelle Muster organisieren.

SFB937 - Sonderforschungsbereich der DFG

Der Sonderforschungsbereich SFB 937 zielt auf ein quantitatives Verständnis der physikalischen Mechanismen, die dazu führen, dass sich weiche und biologische Materie in komplexe Strukturen selbst organisiert, die dann dynamische Funktionen ausführen können, so wie Zellteilung, Zellbewegung und Gewebeentwicklung. Mit diesem Ziel vor Augen untersuchen wir, wie Moleküle und Zellen physikalisch interagieren, Kräfte ausüben, viskoelastisch reagieren, sich gegenseitig bewegen und sich in komplexe funktionelle Muster organisieren.
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Projektpartner

Using droplet-based microfluidics we investigate the dynamics of micro- and nanostructures in two-phase fluids, from the organisation of amphiphilic molecules at interfaces to droplet stability, motion and actuation in microchannels.

Micro- and nanostructures in two-phase fluids - Jean-Christophe Baret

Using droplet-based microfluidics we investigate the dynamics of micro- and nanostructures in two-phase fluids, from the organisation of amphiphilic molecules at interfaces to droplet stability, motion and actuation in microchannels.
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Die Benetzung komplexer Oberflächenstrukturen spielt in vielen natürlichen Systemen sowie in einer Reihe technischer Verfahren eine große Rolle. Das prominenteste Beispiel ist die wasserabweisende Blattoberfläche der Lotusblume. Aber auch die Oberfläche eines porösen Sandsteins, die sich in Kontakt mit einem Erdöl/Wasser Gemisch befindet, kann als eine zufällige Benetzungsgeometrie aufgefasst werden.

Benetzung komplexer Geometrien - Martin Brinkmann

Die Benetzung komplexer Oberflächenstrukturen spielt in vielen natürlichen Systemen sowie in einer Reihe technischer Verfahren eine große Rolle. Das prominenteste Beispiel ist die wasserabweisende Blattoberfläche der Lotusblume. Aber auch die Oberfläche eines porösen Sandsteins, die sich in Kontakt mit einem Erdöl/Wasser Gemisch befindet, kann als eine zufällige Benetzungsgeometrie aufgefasst werden.
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An einem flüssigem Wasser-Mikro-Jet wird die chemische Zusammensetzung von wasserhaltigen Lösungen mittels Photoelektronen-Spektroskopie mit weicher Röntgenstrahlung vom Synchrotron BESSY untersucht. In Zusammenarbeit mit mehreren theoretischen und experimentellen Gruppen beinhalten aktuelle Studien Oberflächenaktivitäten und Ausrichtung molekularer Anionen, elektronische Zustände von solvatisierten, unabhängigen Ionen von Übergangsmetallen, sowie von DNA in flüssiger, wässriger Lösung.

Spektroskopie wässriger Oberflächen - Manfred Faubel

An einem flüssigem Wasser-Mikro-Jet wird die chemische Zusammensetzung von wasserhaltigen Lösungen mittels Photoelektronen-Spektroskopie mit weicher Röntgenstrahlung vom Synchrotron BESSY untersucht. In Zusammenarbeit mit mehreren theoretischen und experimentellen Gruppen beinhalten aktuelle Studien Oberflächenaktivitäten und Ausrichtung molekularer Anionen, elektronische Zustände von solvatisierten, unabhängigen Ionen von Übergangsmetallen, sowie von DNA in flüssiger, wässriger Lösung.
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This group aims to understand the solidification of complex fluids including soils and colloids. How do they freeze, or dry? How do they crack, change, order, or fail? Much of the work is inspired by simple geophysical patterns, such as mud cracks. We seek to understand how such patterns form, and what they imply about their host environment.

Pattern formation in the geosciences - Lucas Goehring

This group aims to understand the solidification of complex fluids including soils and colloids. How do they freeze, or dry? How do they crack, change, order, or fail? Much of the work is inspired by simple geophysical patterns, such as mud cracks. We seek to understand how such patterns form, and what they imply about their host environment.
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Granulare Medien wie Sand, Schnee oder Salz zeigen oft das gleiche Verhalten wie konventionelle Festkörper, Flüssigkeiten oder Gläser. Aufgrund ihrer dissipativen Wechselwirkungen und geometrischen Beschränkungen werden jedoch neue Konzepte für eine granulare statistische Mechanik benötigt.

Statistische Mechanik granularer Medien - Matthias Schröter

Granulare Medien wie Sand, Schnee oder Salz zeigen oft das gleiche Verhalten wie konventionelle Festkörper, Flüssigkeiten oder Gläser. Aufgrund ihrer dissipativen Wechselwirkungen und geometrischen Beschränkungen werden jedoch neue Konzepte für eine granulare statistische Mechanik benötigt.
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Wir arbeiten derzeit auf drei Themengebieten:

diskrete Mikrofluidik
feuchte granulare Medien
Benetzung viskoelastischer und topographisch strukturierter Oberflächen

Geometrie fluider Grenzflächen - Ralf Seemann

Wir arbeiten derzeit auf drei Themengebieten:
  • diskrete Mikrofluidik
  • feuchte granulare Medien
  • Benetzung viskoelastischer und topographisch strukturierter Oberflächen
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Unser Ziel ist ein grundlegendes Verständnis von Struktur und Dynamik komplexer Netzwerke in Physik und Biologie sowie von technischen und sozialen Netzwerken. Wir konzentrieren uns dabei auf die Berechnung und Steuerung von vernetzten Systemen, insbesondere von neuronalen Schaltungen und Stromnetzen; darüber hinaus stellen die Rückkopplungen in Netzwerkstrukturen sowie deren optimales Design grundsätzliche Fragestellungen dar. Wir entwickeln mathematische Werkzeuge, die zum Verständnis dieser hochkomplexen Systeme erforderlich sind. Das Netzwerkdynamik-Team arbeitet an Grundlagen und Anwendungen in den Bereichen computerbasierte Neurowissenschaften, Informatik, Statistische Physik ungeordneter Systeme, künstliche neuronale Netze und Robotik, sowie in jüngerer Zeit an Stromnetzen und an der Entwicklung von Genen und, seit Neuestem, an komplexen menschlichen Interaktionsnetzwerken.

Network Dynamics - Marc Timme

Unser Ziel ist ein grundlegendes Verständnis von Struktur und Dynamik komplexer Netzwerke in Physik und Biologie sowie von technischen und sozialen Netzwerken. Wir konzentrieren uns dabei auf die Berechnung und Steuerung von vernetzten Systemen, insbesondere von neuronalen Schaltungen und Stromnetzen; darüber hinaus stellen die Rückkopplungen in Netzwerkstrukturen sowie deren optimales Design grundsätzliche Fragestellungen dar. Wir entwickeln mathematische Werkzeuge, die zum Verständnis dieser hochkomplexen Systeme erforderlich sind. Das Netzwerkdynamik-Team arbeitet an Grundlagen und Anwendungen in den Bereichen computerbasierte Neurowissenschaften, Informatik, Statistische Physik ungeordneter Systeme, künstliche neuronale Netze und Robotik, sowie in jüngerer Zeit an Stromnetzen und an der Entwicklung von Genen und, seit Neuestem, an komplexen menschlichen Interaktionsnetzwerken. [mehr]
Wir beschäftigen uns mit der Statistischen Physik von Nichtgleichgewichts-Prozessen und der Nichtlinearen Dynamik. Aktuell liegen die Themenschwerpunkte auf Phasenübergängen fernab des Gleichgewichtes wie dem Fluidisierungs-Übergang in feuchten granularen Medien, dem Turbulenz-Übergang, und der Niederschlagsbildung.

Prinzipien der Selbsorganisation - Jürgen Vollmer

Wir beschäftigen uns mit der Statistischen Physik von Nichtgleichgewichts-Prozessen und der Nichtlinearen Dynamik. Aktuell liegen die Themenschwerpunkte auf Phasenübergängen fernab des Gleichgewichtes wie dem Fluidisierungs-Übergang in feuchten granularen Medien, dem Turbulenz-Übergang, und der Niederschlagsbildung.
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