FAU-Forschungsschwerpunkte

Die digitale Transformation hat inzwischen alle Bereiche der Gesellschaft erreicht. Die Volluniversität FAU deckt das Gebiet von den natur- und ingenieurwissenschaftlichen Voraussetzungen bis in die verschiedensten Anwendungen vollumfänglich mit deutlich sichtbaren Schwerpunkten ab. Digitalisierung beginnt bei den Hardware-Grundlagen, die durch fortschrittliche Elektronik geschaffen wird. Hier hat die FAU einen Schwerpunkt ihrer Forschungstätigkeit, beginnend von elektronischen Bauelementen, Sensoren, Schaltungstechnik bis zur Signalverarbeitung und Übertragung. Das Leistungszentrum Elektroniksysteme ist eine strategische Kooperation der FAU mit der Fraunhofer-Gesellschaft mit mehr 1000 Forschern und stellt hier einen bundesweiten Leuchtturm dar. Informationstechnische Forschung erweitert dies hin zu neuen Arten der Kommunikation, z.B. modernste Audio- und Videocodierung (Home of MP3), oder zur Analyse großer Datenmengen.

Modellierung und Simulation erforschen numerische Werkzeuge zur Datenanalytik und Beschreibung komplexer Systeme. Die Entwicklung der neuartigen Modelle und Algorithmen nutzt die genannten informationstechnischen Grundlagen. Die methodischen Grundlagen einerseits und breite Anwendung in allen Fachrichtungen werden übergreifend im Zentralinstitut für Scientific Computing gebündelt.

Alle fünf Fakultäten der FAU sind aktiv in wissenschaftsnahen Anwendungen der numerischen Modellierung und Simulation: In Prozesssimulationen in der Technischen Fakultät, in der simulationsgestützten Diagnostik in der Medizinischen Fakultät, in Elektronenstrukturberechnungen in der Naturwissenschaftlichen Fakultät, in der Optimierung von logistischen Prozessen und Marktdesigns in der Rechts- und Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät sowie in kulturwissenschaftlichen Prognoseforschungen in der Philosophischen Fakultät und Fachbereich Theologie. Modellierung und Datenanalytik sind auch Schwerpunkte beim materialwissenschaftlichen Exzellenzcluster EAM, beim Energiecampus Nürnberg, im Verbund digitale Gesundheit und in der Mustererkennung, und werden angewandt etwa in den Sportwissenschaften und der Diagnoseforschung.

Die Digitalisierung unserer Gesellschaft in Industrie, Kommunikation und persönlichem Umfeld ist Arbeitsmittel und Forschungsgegenstand. Beispiele sind hier soziale Medien oder die Veränderung von Gesellschafts-/Raum-Verhältnissen, die z.B. mittels digitaler Geographie untersucht werden. Die fachübergreifende Forschung vernetzt sich hier im IZ-Digital oder im Center for Management, Technology & Society.

Herausragende Aktivitäten

• Zentralinstitut für Scientific Computing
• Interdisziplinäres Zentrum für Digitale Geistes- und Sozialwissenschaften (IZ Digital)

• TRR 154: Mathematische Modellierung, Simulation und Optimierung am Beispiel von Gasnetzwerken
• SPP 1253: Optimierung mit partiellen Differentialgleichungen
• Teilprojekte im SFB 814: Additive Fertigung und im SFB 953: Synthetic Carbon Allotropes

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Der Forschungsschwerpunkt verknüpft naturwissenschaftliche, ingenieurwissenschaftliche und wirtschaftswissenschaftliche Forschung mit dem Ziel, das Energiesystem der Zukunft mitzugestalten. In einem ganzheitlichen Ansatz leisten die FAU-Wissenschaftlerinnen und -wissenschaftler Beiträge von den Grundlagenfächern Chemie, Biochemie und Geologie bis hin zu anwendungsorientierten Forschungsfeldern in den Bereichen Chemische Reaktionstechnik, Energieverfahrenstechnik, Informatik, Mathematik und Wirtschaftswissenschaften. Forschungsstarke Schwerpunkte bestehen über die Grenzen der Fakultäten hinweg auf den Gebieten Photovoltaik und Wasserstoffwirtschaft, Geothermie, Elektromobilität, Neuartige Materialien und Prozesse, Energienetze, sowie Energiemärkte und Energiesystemanalyse. Die Aktivitäten werden gestärkt durch die enge Kooperationen mit außeruniversitären Forschungseinrichtungen, wie zum Beispiel dem Bayerischen Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE), dem Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN) oder den Fraunhofer-Instituten ISS und IISB. Die FAU hat mit in der Energieforschung exzellent ausgewiesenen Institutionen den Energie Campus Nürnberg (EnCN) als interdisziplinäres Zentrum etabliert, in dem die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit Partnerinnen und Partnern aus Unternehmen und Politik Lösungen für die Energieversorgung von morgen entwickeln.

Forschungsschwerpunkte an der Naturwissenschaftlichen Fakultät, die in den FAU-Schwerpunkt einfließen:

• Climate and Resources
• Materials and Light-Matter-Interaction

Herausragende Aktivitäten mit Beteiligung der Fakultät

Sonderforschungsbereiche / Transregio

• TRR 154: Mathematische Modellierung, Simulation und Optimierung am Beispiel von Gasnetzwerken

Zentren

• Zentrum für Energieforschung „Energie Campus Nürnberg“ (EnCN)
• Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg (HI ERN) für Erneuerbare Energien

Herausragende Auszeichnungen für beteiligte Wissenschaftler

• 1 ERC Consolidator Grant für effiziente Solarzellen aus nachhaltigen, günstigen Nanomaterialien

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Das mit den Kernbegriffen „kulturelle Werte – Religion – Menschenrechte“ umrissene Spannungsfeld bietet zahlreiche Anknüpfungsmöglichkeiten für relevante Forschung. Dabei geht es um kategoriale Klärungen, historische und phänomenologische Analysen, Fragen normativer Konsistenz, die institutionelle Ausgestaltung normativer Verbindlichkeiten auf unterschiedlichen Ebenen (global, regional, national, lokal), empirische Untersuchungen zur handlungsleitenden Relevanz normativer Orientierungen für Individuen, Gruppen und Staaten sowie zahlreiche weitere Themenstellungen. Viele der anstehenden Forschungen lassen sich sinnvoll am ehesten in interdisziplinärer Kooperation leisten. Aus interkultureller Perspektive sind dabei insbesondere Fragen nach Austauschprozessen, diskursiven Verschiebungen und globalen Aushandlungsstrategien von Bedeutung, die religiöse, kulturelle, soziale und politische Handlungsmuster prägen.

Wenn Kultur als umfassendes komplexes Konstruktions-, Erinnerungs- und Aneignungsgeschehen gesehen wird sowie als Handlungsfeld (Gewaltproblematik) im Rahmen eines globalen Kampfes um Bedeutungen und Werte, dann wären sowohl der Religions- als auch der Kulturbegriff sinnvollerweise in den Plural zu setzen. Das soll in diesem Forschungsfeld im Bewusstsein der definitorischen Unschärfe der Termini geschehen, wie sie sich exemplarisch in den Auseinandersetzungen um „Multikulturalität“, „Interkulturalität“, „Transkulturalität“, „Interreligiosität“, „Melange“, „Synkretismus“, „Kreolisierung“ usw. “widerspiegeln.

Die dynamischen Aspekte von kulturellem Austausch und Wandel stehen damit im Vordergrund, Prozesse, die von der wachsenden Zirkulation von Menschen, Waren, Information, Ideen und kulturellen Wissensbeständen hervorgerufen werden. Wenngleich diese Konzepte im Hinblick auf die Frage erheblich divergieren, ob diese Prozesse zur Entstehung „neuer“ Kulturen oder Religionen, zu einer allgemeinen Hybridisierung oder zu einer globalen Homogenisierung führen, gehen sie doch von der Grundannahme aus, dass Kulturen und Religionen sich in einem permanenten Austausch- und Wandlungsvorgang befinden und nicht etwa geschlossene und in kristallinen Strukturen erstarrte Systeme darstellen

Das durch die drei Begriffe markierte, auch normativ aufgeladene Gesamtfeld ist von Spannungen gekennzeichnet, die produktiv werden können, aber auch zu Missverständnissen führen oder gar zu Kulturkämpfen eskalieren können. So unterscheiden sich die Menschenrechte aufgrund ihres universalistischen, das heißt kulturelle und andere Grenzen durchstoßenden Geltungsanspruchs systematisch von konventionellen kulturellen Werten, an die sie zugleich kritisch anknüpfen, um lebensweltliche Deckung zu erhalten. Daraus ergeben sich immer wieder neue Reibungen (besonders deutlich etwa im Gender-Bereich). Damit die Menschenrechte ihre Funktion, religiösen und weltanschaulichen Pluralismus politisch-rechtlich zu gestalten, überhaupt übernehmen können, muss außerdem eine klare kategoriale Differenz zu Religion(en) vorausgesetzt bzw. erarbeitet werden. Daraus resultiert die spezifische „Säkularität“ des Menschenrechtsdenkens, das über das Recht auf Religionsfreiheit gleichzeitig für die religiösen und weltanschaulichen Dimensionen menschlicher Existenz ausdrücklich offenbleibt. Klar ist dabei, dass das Verhältnis von Säkularität und Religiosität sich nicht in binäre Schematisierungen einspannen lässt, sondern vielfältige Konfigurationen ergibt, die einen Gegenstand eigener Untersuchungen bilden. Auch zwischen Religion und Kultur können Spannungen entstehen, etwa dann, wenn religiöse Ansprüche kulturelle Selbstverständlichkeiten und etablierte Wertüberzeugungen provokativ („prophetisch“) aufbrechen. Im Gegenzug gibt es Beispiele dafür, dass kulturelle Wertpraxis sich religiös-autoritativen Vorgaben entzieht oder bewusst dagegen revoltiert.

Herausragende Aktivitäten mit Beteiligung der Fakultät

Interdiziplinäre Zentren / Zentralinstitute

• Anthropologie der Religion(en)
• Centre for Euro-Oriental Studies

Projekte / Themenfelder

• Räume – Identitäten – Politiken
• Cultures and Disasters
• Islam in Europa

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Gewähr, Erhalt und Wiederherstellung der Gesundheit sind ein zentrales Gut. Sie setzen geeignete gesellschaftliche und medizinische Rahmenbedingungen voraus und sind von erheblicher sozioökonomischer Bedeutung, die es zu erfassen und erforschen gilt. Für jeden Einzelnen ändern sich während des Lebenslaufs Voraussetzungen und Erfordernisse, um Gesundheit unter Berücksichtigung physischer wie mentaler Aspekte zu gewährleisten oder wiederherzustellen. Neben ihrer Analyse steht die evidenzbasierte Entwicklung und Umsetzung von Verfahren zum Erhalt der Gesundheit sowie zur Prävention und Heilung von Krankheiten im Fokus. Dies erfordert eine intensive, innovative und integrierte Forschungstätigkeit in den molekularen Lebenswissenschaften und der Medizin, die sich von der Gewinnung neuer grundlagenwissenschaftlicher Erkenntnisse bis zu deren Translation erstrecken. Gebiete mit besonderem Fokus sind Infektionsforschung und Immunologie, Nieren- und Kreislaufforschung, Tumorforschung und Neurowissenschaften. Auch ethische, rechtliche, soziologische und wirtschaftliche Aspekte sind zentrale Fragestellungen des Forschungsschwerpunkts.

Herausragende Aktivitäten

• SFB 1181:  Schaltstellen zur Auflösung von Entzündung
• TRR 130:  B-Zellen: Immunität und Autoimmunität
• GRK 1660:  Schlüsselsignale der Adaptiven Immunantwort
• GRK 1910:  Medizinische Chemie selektiver GPCR-Liganden
• GRK 2162:  Entwicklung und Vulnerabilität des Zentralnervensystems
• GRK1962: Dynamische Wechselwirkungen an biologischen Membranen – von Einzelmolekülen zum Gewebe
• KFO 257:  Molekulare Pathogenese und optimierte Therapie von chronisch entzündlichen Darmerkrankungen

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Der Schwerpunkt Medizintechnik umfasst die Entwicklung von Methoden, Prozessen, Geräten und Materialien zur Prävention, Diagnose und Therapie von Krankheiten. Ziel sind die Verlängerung der Lebenszeit, die Verbesserung der Lebensqualität und die Optimierung der Kostenstrukturen im Gesundheitswesen. FAU-Wissenschaftlerinnen und -wissenschaftler leisten herausragende Beiträge zu medizinischer Bildgebung, Telemedizin, Biomaterialien, Robotik, therapeutischen Systemen und in der biomedizinischen Grundlagenforschung. Die enge Zusammenarbeit mit Siemens Healthcare, der Fraunhofer-Abteilung „Personal Health“ und zahlreichen Unternehmen in der Metropolregion Nürnberg und ihrem Spitzencluster Medical Valley führt zu einem idealen medizintechnischen Forschungsumfeld an der FAU.

Der hohe Fachkräftebedarf durch Unternehmen und Forschungsinstitute führte an der FAU zur Konzeption von zwei Medizintechnik-Studiengängen (dreijähriger Bachelor und zweijähriger Master) mit Ausrichtung auf medizinische Fragestellungen. Zu den Leitlinien gehören unter anderem eine solide Ingenieursausbildung, die Nutzung der spezifischen Standortvorteile, Internationalität und Interdisziplinarität. Die internationale Wertung dieser Studiengänge und des Standortes zeigt sich auch in Kooperationen und Studentenaustausch-Programmen mit führenden Universitäten weltweit.

Herausragende Aktivitäten

• Zentralinstitut für Medizintechnik ZiMT
• European Institute of Innovation and Technologie EIT Health
• Zentrum für Medizinische Physik und Technik
• Medical Valley EMN e.V.
• Medizintechnisches Test- und Anwendungszentrum METEAN von Fraunhofer IIS, UKER und FAU
• Erlangen Graduate School in Advanced Optical Technologies SAOT
• Emerging Fields Initiative EFI (Projekte mit MedTech-Schwerpunkt: BIG-THERA, MoJo3D, ADVENDO-LIFE u.a.)
• Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts
• Interdisziplinäres Zentrum für klinische Forschung IZKF: Nachwuchsgruppe Physik und Medizin

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Die Natur- und Ingenieurwissenschaften der FAU weisen eine einzigartige Forschungsstärke auf dem Gebiet der Neuen Materialien und den damit verbundenen Prozesstechnologien auf. Es wird erwartet, dass neue Materialien und Prozesse dem wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt in der Energie- und Umwelttechnik, in den Informationstechnologien, im Leichtbau und in den Lebenswissenschaften den Weg bereiten. In stark interdisziplinär aufgestellten Verbünden von bis zu drei Fakultäten und acht Departments (Chemie und Pharmazie, Chemie – und Bioingenieurwesen, Elektrotechnik, Informatik, Maschinenbau, Materialwissenschaften, Mathematik, Physik) wird eng kooperiert.

Die Forschungsaktivitäten konzentrieren sich vor allem auf die Entwicklung von Funktions- und Strukturmaterialien, die hierarchisch von der atomaren und molekularen bis zur makroskopischen Skala aufgebaut sind. Der Brückenschlag vom Moleküldesign über funktionale Partikelsysteme bis hin  zur Gestaltung von Bauteilen erfordert neue Forschungsansätze, die in der Lage sind, viele Längen- und Zeitskalen abzudecken. Dies betrifft gleichermaßen Struktur-, Eigenschafts- und Prozessanalytik, Simulation, Modellbildung und Optimierung sowie relevante Prozess- und Fertigungstechnologien. FAU-Wissenschaftler sind unter anderem in folgenden Themen führend: Kohlenstoffallotrope und 2-D-Materialien (z.B. Graphen, schwarzer Phosphor), ionische Flüssigkeiten, Partikeltechnologie, funktionale nanostrukturierte Filme und deren Prozessierung (z.B. für Solarzellen), Katalyse, selbstorganisierte Nanostrukturen, bioaktive und zelluläre Materialien. Ein besonderes Augenmerk wird auf die Gestaltung und Untersuchung von Materialoberflächen gelegt, wobei die Steuerung von Materialeigenschaften durch die mikroskopische Kontrolle der Grenzflächen erfolgt.

Herausragende Aktivitäten

Exzellenzinitiative

• Exzellenzcluster Engineering of Advanced Materials (EAM)
• Graduate School in Advanced Optical Technologies (SAOT)

Sonderforschungsbereiche (SFBs)

• SFB 814: Additive Fertigung
• SFB 953: Synthetic Carbon Allotropes

Graduiertenkollegs (GRKs)

• GRK 1161: Disperse Systeme für Elektronikanwendungen (2005-2015)
• GRK 1896: In-Situ Microscopy with Electrons, X-rays and Scanning Probes

Forschergruppen (FOR)

• FOR 1878: funCOS Functional Molecular Structures on Complex Oxide Surfaces

Forschungsbauten

Erfolgreiche Einwerbung zweier Forschungsbauten nach Art. 91b Abs. 1 (GG):

• Interdisziplinäres Zentrum für Funktionale Partikelsysteme (FPS, 2012 fertiggestellt)
• Interdisziplinäres Zentrum für Nanostrukturierte Filme (IZNF, 2019 fertiggestellt)

Interdisziplinäre Zentren/Zentralinstitute

• Center for Nanoanalyis and Electron Microscopy (CENEM)
• Interdisziplinäres Zentrum dür Funktionale Partikelsysteme (FPS)
• Interdisziplinäres Zentrum für Molekulare Materialien (ICMM)
• Interdisziplinäres Zentrum für Interface-Controlled Processes (ICICP)

Enge Verbindungen bestehen mit folgenden universitären Einrichtungen und Transferzentren

• Zentralinstitut für Neue Materialien und Prozesse (ZMP)
• Zentralinstitut für Scientific Computing (ZISC)
• Energiecampus Nürnberg (ENCN)
• Anwenderzentrum VerTec

Kooperationen bestehen mit folgenden außeruniversitären Einrichtungen

• Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts
• Helmholz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN)

Herausragende Auszeichnungen für beteiligte Wissenschaftler

Viele Wissenschaftler des FAU Schwerpunktes erhielten hoch dekorierte nationale und internationale Auszeichnungen. Die wichtigsten sind:

• 15 ERC Grants wurden an Wissenschaftler des Forschungsbereichs vergeben, dem renommiertesten Forschungspreis in Europa
• 4 Wissenschaftler wurden mit dem Leibnizpreis der DFG geehrt, dem wichtigsten Wissenschaftspreis in Deutschland
• 4 Wissenschaftler werden insgesamt 10-mal als „highly cited“ geführt (Clarivate Analytics)

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Das 21. Jahrhundert wird als das Jahrhundert des Photons bezeichnet, denn die im internationalen Sprachgebrauch als Photonik bezeichneten optischen Technologien gelten als eine der Schlüssel­technologien der nächsten Jahrzehnte in Bereichen wie Energie, Industrie oder Medizin. Dabei bildet die Grundlagenforschung im Bereich Optik die unverzichtbare Basis. Daher sind viele der laufenden Forschungsarbeiten sind nur durch fakultätsübergreifende Kooperationen möglich. Die daraus resultierende Stärke der inneruniversitären Forschung wird durch eine Vielzahl an Drittmittelprojekten sowohl im grundlagenorientierten (z. B. DFG) als auch anwendungsnahen Bereich (z. B. BMBF) belegt. Dabei tragen zentrale Einrichtungen wie das „Optical Imaging Center Erlangen“ einerseits zu einer Vernetzung innerhalb der Universität bei, darüber hinaus bieten sie aber auch in Deutschland teils einzigartige Möglichkeiten.

Neben der Forschung ist der Wissenschaftsschwerpunkt durch den Elitestudiengang „Advanced Optical Technologies“ sowie die „Erlangen Graduate School in Advanced Optical Technologies“ auch im Bereich der Lehre und Nachwuchsförderung hervorragend aufgestellt. Die Sichtbarkeit und Forschung im Bereich dieses Wissenschaftsschwerpunkts werden weiterhin durch Einrichtungen wie das MPI für die Physik des Lichts erhöht und gestärkt. Auch besteht durch die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Instituten und dem Bayerischen Laserzentrum eine starke anwendungsorientierte Vernetzung in die Industrie.

Optik und optische Technologien haben an der FAU eine lange Tradition. Aktuelle Forschungsarbeiten befassen sich u. a. mit modernen Bildgebungsverfahren, laserbasierten additiven Fertigungsfahren, optische Messtechnik für Verbrennungsprozesse und Nanomaterialien, photonische Kristallfasern, Computational Optics und der Anwendung der Optik und Photonik in der Medizin.

Herausragende Aktivitäten

• Erlangen Graduate School in Advanced Optical Technologie
• Master Programme in Advanced Optical Technologies
• Cluster of Excellence Engineering of Advanced Materials
• ADVENDO-LIFE
• SFB 814
• Optical Imaging Centre Erlangen
• Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts

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