Neu­es Gra­du­ier­ten­kol­leg an der Uni­ver­si­tät Bayreuth

(UBT). Zur wei­te­ren Stär­kung des wis­sen­schaft­li­chen Nach­wuch­ses in Deutsch­land rich­tet die Deut­sche For­schungs­ge­mein­schaft (DFG) zwölf neue Gra­du­ier­ten­kol­legs ein. Die Gra­du­ier­ten­kol­legs bie­ten Dok­to­ran­din­nen und Dok­to­ran­den die Chan­ce, in einem struk­tu­rier­ten For­schungs- und Qua­li­fi­zie­rungs­pro­gramm auf hohem fach­li­chen Niveau zu pro­mo­vie­ren. Die neu­en Pro­mo­ti­ons­pro­gram­me, von denen eines an der Uni­ver­si­tät Bay­reuth umge­setzt wird, för­dert die DFG in der ersten För­der­pe­ri­ode von vier­ein­halb Jah­ren mit ins­ge­samt rund 45 Mil­lio­nen Euro.

Mul­ti­chro­mo­pho­re Syste­me umfas­send zu bear­bei­ten, ist Ziel des GRK 1640

„Foto­phy­sik syn­the­ti­scher und bio­lo­gi­scher mul­ti­chro­mo­pho­rer Syste­me“, für das die Uni­ver­si­tät Bay­reuth Spre­cher­hoch­schu­le ist. Sol­che Syste­me spie­len eine Rol­le bei der Foto­syn­the­se, der Ent­wick­lung von orga­ni­schen Solar­zel­len oder in der all­ge­mei­nen mole­ku­la­ren Elek­tro­nik. „Neben der Anwen­dungs­re­le­vanz sind die­se Syste­me von gro­ßem Inter­es­se, weil sie es erlau­ben, fun­da­men­ta­le Fra­ge­stel­lun­gen aus Phy­sik und Che­mie der kon­den­sier­ten Mate­rie zu stu­die­ren“, sagt Pro­fes­sor Dr. Jür­gen Köh­ler, Spre­cher des GRK 1640 und Inha­ber des Lehr­stuhls Expe­ri­men­tal­phy­sik IV an der Uni­ver­si­tät Bayreuth.

Nach heu­ti­gem Kennt­nis­stand geht man von einer Ver­dopp­lung des glo­ba­len Ener­gie­ver­brauchs bis 2050 aus. Gleich­zei­tig steht die Welt vor dem Pro­blem der gerin­ger wer­den­den fos­si­len Ener­gie­trä­ger und der Kli­ma­ver­än­de­rung, die ohne­hin eine Abkehr von fos­si­len Brenn­stof­fen erfor­dert. „Der Nut­zung erneu­er­ba­rer Ener­gien kommt also eine Schlüs­sel­rol­le für die zukünf­ti­ge Ener­gie­ver­sor­gung der Indu­strie­staa­ten zu“, so Pro­fes­sor Dr. Jür­gen Köh­ler. „Wenn man sich vor Augen führt, dass die Ener­gie­men­ge, die stünd­lich von der Son­ne auf die Erde ein-fällt, dem gesam­ten Welt­jah­res­ener­gie­ver­brauch ent­spricht, dann wird klar, dass eine Solar­ener­gie-basier­te Ener­gie­pro­duk­ti­on einen lang­fri­sti­gen Bei­trag zur Lösung der Pro­ble­ma­tik lie­fern kann.“

Heut­zu­ta­ge wird Solar­ener­gie im Wesent­li­chen durch Solar­ther­mie oder durch Pho­to­vol­ta­ik genutzt. Man stel­le sich eine Solar­zel­le auf dem Dach vor, die bei dif­fu­sem Licht auto­ma­tisch ihre Flä­che ver­grö­ßert, oder bei zu star­ker Beleuch­tung abschal­tet, klei­ne Repa­ra­tu­ren selbst erle­digt und vor Ablauf ihrer Lebens­dau­er auto­ma­tisch (und umsonst) ein neu­es Modell ent­ste­hen lässt. Pro­fes­sor Dr. Köh­ler: „So futu­ri­stisch das klin­gen mag, die Natur zeigt, dass genau dies mög­lich ist – bei der Pho­to­syn­the­se.“ Hier wer­den orga­ni­sche Mole­ku­larbau­stei­ne zu hoch­spe­zia­li­sier­ten supra­mo­le­ku­la­ren Struk­tu­ren kom­bi­niert. Dar­über hin­aus hat die Natur Mecha­nis­men ent­wickelt, die dazu füh­ren, dass pho­to­syn­the­ti­sche Orga­nis­men sich an die Beleuch­tungs­be­din­gun­gen anpas­sen, selbst repa­rie­ren und sogar selbst repro­du­zie­ren. „Und das alles, ohne dass wir uns groß dar­über wundern.“

Ins­be­son­de­re, so Pro­fes­sor Dr. Jür­gen Köh­ler wei­ter, zeigt der Erfolg der Pho­to­syn­the­se, dass die licht­ge­trie­be­ne Spal­tung von Was­ser und damit die Pro­duk­ti­on des Ener­gie­trä­gers Was­ser­stoff in grö­ße­rem Maß­stab mög­lich ist. „Die Natur lie­fert uns die Blau­pau­se für die umwelt­ver­träg­li­che Ent­wick­lung von Treib­stof­fen und Ener­gie­trä­gern“, erklärt der Bay­reu­ther Phy­si­ker. Den­noch: Zwi­schen dem Ver­ste­hen der Prin­zi­pi­en der Pho­to­syn­the­se und der Ent­wick­lung von Bau­stei­nen für eine künst­li­che Pho­to­syn­the­se liegt ein wei­ter Weg wis­sen­schaft­li­cher For­schung und Ent­wick­lung. Um syste­ma­ti­sche Fort­schrit­te auf die­sem Arbeits­ge­biet zu erzie­len, müs­sen Kon­zep­te, Erfah­run­gen und metho­di­sches Wis­sen aus Phy­sik und Che­mie kom­bi­niert wer­den. Dies erfor­dert die Zusam­men­ar­beit von Wis­sen­schaft­lern weit über die tra­di­tio­nel­len Fächer­gren­zen hin­weg. Die Makro­mo­le­kül­for­schung ist ein For­schungs­schwer­punkt inner­halb der Phy­sik und der Che­mie an der Uni­ver­si­tät Bay­reuth. Durch die enge Ver­zah­nung der Zusam­men­ar­beit zwi­schen Che­mie und Phy­sik hat die Uni­ver­si­tät Bay­reuth auf die­sem Gebiet einen stra­te­gi­schen Vorteil.

Neben gemein­sa­men For­schungs­an­stren­gun­gen ver­an­stal­ten die am Gra­du­ier­ten­kol­leg betei­lig­ten Wis­sen­schaft­ler im näch­sten Früh­jahr die inter­na­tio­na­le Kon­fe­renz “Light-Har­ve­sting Pro­ces­ses” auf Klo­ster Banz. Dort tref­fen sich inter­na­tio­nal renom­mier­te Exper­ten aus Bio­lo­gie, Phy­sik, Che­mie und Inge­nieurs­wis­sen­schaf­ten um von­ein­an­der zu lernen.
„Eben­so müs­sen jun­ge Men­schen so aus­ge­bil­det wer­den, dass sie sich zwi­schen den tra­di­tio­nel­len Dis­zi­pli­nen bewe­gen kön­nen, um die­se lang­fri­sti­gen, für die Mensch­heit extrem wich­ti­gen Fra­ge­stel­lun­gen, bear­bei­ten zu kön­nen“, sagt Pro­fes­sor Dr. Jür­gen Köh­ler. Die­se aus wis­sen­schaft­li­cher Sicht span­nen­de Per­spek­ti­ve kom­me jedoch nur unzu­rei­chend in heu­ti­gen Stu­di­en­pro­gram­men zum Aus­druck. Das neue Gra­du­ier­ten­kol­leg in Bay­reuth bie­te künf­tig einen Aus­bil­dungs­rah­men für jun­ge Wis­sen­schaft­ler, der die­se Lücke schließt und den Doktoranden/​innen ein inter­dis­zi­pli­nä­res, an wis­sen­schaft­li­chen Fra­gen über mul­ti­chro­mo­pho­re Syste­me aus­ge­rich­te­tes Stu­di­en­pro­gramm anzubieten.

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