Forschungsschwerpunkte

Forschungsschwerpunkte an der Naturwissenschaftlichen Fakultät

Die Friedrich-Alexander-Universität (FAU) gehört zu den forschungsstarken Universitäten Deutschlands und beansprucht bei einer Reihe von Forschungsthemen eine sowohl nationale wie internationale Führungsposition. Insbesondere den Naturwissenschaften kommt dabei eine entscheidende Rolle zu.

Über die Forschungsschwerpunkte der Universität hinaus haben sich an der Naturwissenschaftlichen Fakultät zusätzliche Fakultäts-Forschungsschwerpunkte etabliert. Sie werden maßgeblich von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern unserer Fakultät getragen, können fachübergreifend angelegt sein und prägen das Forschungsprofil in den Naturwissenschaften.

Integrated Molecular Life Sciences ist ein schnell wachsendes und fortschreitendes Feld der wissenschaftlichen und biomedizinischen Innovation an der FAU. Es reicht von der Analyse einzelner Moleküle bis hin zu intakten Zellen und Organismen, um biologische Systeme zu beschreiben und zu entwickeln. Dazu gehören Forschungsthemen wie:

  • Signalübertragung und Differenzierung
  • Immunität und Infektion
  • Membranbiologie
  • Synthetische Biologie
  • Erzeugung und Übertragung von Signalen in Zellen
  • Wechselwirkung zwischen Zellen und Materialen
  • Pharmazeutische Chemie und Entwicklung neuartiger Wirkstoffe

In ihrer Inter- und Multidisziplinarität verwurzelt, engagieren sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zum Forschungsschwerpunkt „Integrated Molecular Life Sciences“ an allen Departments der Naturwissenschaftlichen Fakultät sowie an der Medizinischen und an der Technischen Fakultät.

Der interdisziplinäre Aspekt spiegelt sich in den zwei Studienprogrammen „Integrated Life Sciences“ und „Molecular Science“ wider. Durch die Integration von Wissen und Methoden aus verschiedenen Bereichen bietet „Integrated Molecular Life Sciences“ einen Kompetenz-Hotspot für wissenschaftliche und biomedizinische Innovationen mit tiefgreifenden Implikationen für Gesundheit und Wohlstand in der Zukunft.

Das Klima und die Ressourcen der Erde sind interdisziplinäre Forschungsthemen mit zunehmender gesellschaftlicher und ökonomischer Relevanz. Der vorliegende Forschungsschwerpunkt untersucht:

  • den Klimawandel und seine kurz- und langfristigen Auswirkungen
  • die Entstehung und die nachhaltige Nutzung von Rohstoffen
  • die Auswirkungen von Klimaveränderungen für Gesellschaft und Politik, wie z.B. Klimaanpassung und Bewältigung von Katastrophen und Risiken sowie Ressourcenmanagement.

Die Forschungsaktivitäten beinhalten umfassende Feldstudien, Laboranalysen und komplexe Modellierungen in verschiedenen räumlichen und zeitlichen Dimensionen. Dem aufstrebenden Forschungsgebiet der FAU gehören Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Departments Geographie und Geowissenschaften sowie des Departments Chemie und Pharmazie an.

Modellierung, Simulation und Optimierung (MSO) haben sich in den Naturwissenschaften und auch in vielen Bereichen der Sozialwissenschaften zu unentbehrlichen Anwendungen entwickelt. An der Naturwissenschaftlichen Fakultät tragen alle Departments in unterschiedlichen Konstellationen zu diesem Forschungsschwerpunkt bei. . Darüber hinaus gibt es eine starke Vernetzung mit anderen Departments der FAU, insbesondere mit der Technischen Fakultät und dem Cluster of Excellence „Engineering of Advanced Materials“. Ebenso findet an der FAU eine enge Kooperation mit der Forschungsgruppe Hochleistungsrechnen des Regionalen Rechenzentrums Erlangen statt.

Entwicklung, Analyse und Anwendung von MSO-Techniken reichen von Ab-initio-Methoden zur Berechnung von elektronischen Strukturen, insbesondere der Dichtefunktionaltheorie, Molekulardynamik und Monte-Carlo-Simulation, sowie über Multiskalenansätze hin zu Kontinuumsmethoden und komplexen Optimierungstechniken.

Anwendungen finden sich in einer Vielzahl von unterschiedlichen Bereichen wie biophysikalische, biomedizinische und molekularen Lebenswissenschaften, Medizin, Materialwissenschaften, Optik, Prozesse im Klimasystem, Eigenschaften heterogener Medien sowie Raumfahrttechnik.

Dieser Forschungsschwerpunkt umfasst die Synthese neuer Moleküle und Materialien sowie die Erforschung von Quantenprozessen in Licht und Materie. Auf der Materialseite handelt es sich dabei um die gezielte Synthese, Herstellung und Untersuchung neuartiger Materialien und Bauelemente mit Schwerpunkt auf neuartigen chemischen, elektronischen und optischen Funktionalitäten. Auf der anderen Seite werden Lichtfelder dazu verwendet, Materie innerhalb der Grenzen der Quantenmechanik zu detektieren und zu manipulieren. Diese Materialien werdenverwendet, um maßgeschneidertes Licht zu erzeugen und die damit verbundene Funktionalität zu erforschen.

Der Erfolg der Forschung lässt sich durch eine Vielzahl an Kooperationen innerhalb der Naturwissenschaftlichen Fakultät dokumentieren, u. a. durch DFG-geförderte Forschungszentren an der FAU sowie durch den in der BMBF-Exzellenzinitiative entstandenen Cluster of Excellence „Engineering of Advanced Materials“.

Der Cluster beschäftigt sich mit der Untersuchung von Materialien auf mikroskopischer, d.h. atomarer und molekularer Ebene und stellt eine Brücke zur Technischen Fakultät der FAU dar. Die Forschung zu neuen Materialien und Licht-Materie-Wechselwirkung profitiert zudem von einer intensiven Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, das in direkter Nachbarschaft zum Department Physik angesiedelt ist.

Dieser Forschungsschwerpunkt befasst sich mit Quantenprozessen und Strukturen des Zusammenspiels von extremen Phänomenen in kleinsten und größten Maßstäben im Kosmos. Es umfasst Themen wie:

  • Untersuchung von Hoch-Energie Partikelprozessen in der Astrophysik
  • Dunkle Materie und deren Nachweis
  • Neutrinos und ihre Rolle in der Kosmologie
  • Quantengravitation und Raum-Zeit-Geometrie
  • Entwicklung neuer geometrischer Strukturen
  • Symmetrieaspekte der Quantenphysik und Quantenfelder
  • Dynamik von Vielkörperproblemen

Diese Themen sind durch gemeinsame experimentelle, theoretische und mathematische Methoden sowie Messungen und Beobachtungen miteinander verbunden, die auf dem Weg zu einem konsistenten „Großen Bild des Kosmos“ unerlässlich sind.