Exzellenzcluster

Unter der Bezeichnung "Exzellenzcluster" fördert die Exzellenzinitiative innovative Forschungsprojekte auf Weltklasse-Niveau. Das Physik-Department der TUM ist an vier Exzellenzclustern als Haupt-Projektpartner beteiligt.

Exzellenzcluster mit Beteiligung des Physik-Departments Exzellenzcluster mit Beteiligung des Physik-Departments.Aufgelistet sind die Namen der beteiligten Wissenschaftler des Physik-Departments der TUM.

Origin and Structure of the Universe

Wie ist das Universum entstanden? Wie ist es aufgebaut? Was sind die grundlegenden Kräfte und Strukturen? Warum gibt es Galaxien, Sterne und Planeten? Wie kam es zur Bildung der chemischen Elemente? Wie sieht die Zukunft des Weltalls aus?

Diese Fragen illustrieren sehr gut, mit welchen Themen sich Forscher bei der Erforschung des Universums beschäftigen. Bis heute haben Wissenschaftler keine zufrieden stellende Erklärung gefunden, wie sich die kosmischen Grundbausteine Materie, Raum, Zeit und die fundamentalen Kräfte gebildet haben. Offen ist auch die Frage, warum das heute allgemein anerkannte Standardmodell der Physik etliche Phänomene der modernen Teilchen- und Astrophysik nicht beantworten kann – der Grund, warum Physiker Gedankenmodelle wie die Supersymmetrie und die Stringtheorie entworfen haben.

Der Exzellenzcluster „Origin and Structure of the Universe“ wurde im Oktober 2006 im Rahmen der Exzellenzinitiative an der Technischen Universität München (TUM) gegründet und war zunächst auf fünf Jahre ausgelegt. Im Jahr 2012 wurde die Förderung dieses einmaligen und international sichtbaren Forschungszentrums um weitere fünf Jahre verlängert.

Das interdisziplinäre Projekt vereint die Physik-Fakultäten der TUM und der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU). Weitere Partner sind die Universitäts-Sternwarte der LMU, mehrere Max-Planck-Institute und die Europäische Südsternwarte (ESO). Etwa 200 Wissenschaftler arbeiten in mehr als 45 Arbeitsgruppen daran, das große Geheimnis „Universum“ zu entschlüsseln. Seinen Standort hat der Exzellenzcluster am Forschungszentrum Garching.

Sprecher:
Stephan Paul
Beteiligung:
Andrzei Buras, Nora Brambilla, Martin Beneke, Shawn Bishop, Laura Fabbietti, Franz von Feilitzsch, Peter Fierlinger, Walter Henning, Alejandro Ibarra, Norbert Kaiser, Reiner Krücken, Lothar Oberauer, Michael Ratz, Elisa Resconi, Peter Ring, Stefan Schönert, Wolfram Weise

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Nanosystems Initiative Munich (NIM)

Die „Nanosystems Initiative Munich“ (NIM) ist eines der Forschungs-Cluster, die am 13. Oktober 2006 im Wettbewerb der Exzellenz-Initiative der Bundesregierung zur Förderung ausgewählt wurden. NIM führt Arbeitsgruppen aus dem Münchner Raum in der Physik, Biophysik, Physikalischen Chemie, Biochemie, Biologie, Elektrotechnik und der Medizin zusammen und fügt deren kumulatives Fachwissen über künstliche und biologische nanoskalige Systeme zu einem kohärenten und fokussierten Cluster zusammen.

Obwohl in den letzten Jahren mittels top-down und bottom-up Strategien diverse individuelle nanoskalige Bauelemente realisiert werden konnten, ist derzeit wenig über deren Integration zu funktionalen System bekannt. Die übergeordnete Vision der NIM-Forschung ist somit, unterschiedliche künstliche und multifunktionale Nanosysteme zu realisieren, kontrollieren zu lernen, und für Anwendungen in der Informationstechnologie, der Biotechnologie, oder deren Kombination zu erschließen. Dies erfordert ein grundlegendes Verständnis der Eigenschaften von Nanostrukturen, die durch ein breites Spektrum von Phänomenen von rein quantenmechanischer bis rein stochastischer Art, bedingt sind.

Stellv. Sprecher:
Friedrich Simmel
Beteiligung:
Gerhard Abstreiter, Andreas Bausch, Hendrik Dietz, Jonathan Finley, Rudolf Gross, Dirk Grundler, Alexander Holleitner, Thorsten Hugel, Katharina Krischer, Matthias Rief, Martin Stutzmann, Peter Vogl

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Munich Center for Integrated Protein Science (CIPSM)

The overall aim of CIPSM is to foster an integrated protein science approach in order to make seminal contributions to our understanding of protein function in living systems. In addition, we plan to develop new technologies to study, manipulate and quantify protein function in the natural environment. On the fundamental level of biology, we will follow three major lines of research: (I) analysis of protein functions and networks in genome expression and repair, (II) systemic study and intervention of protein function and dysfunction in neurobiology and medicine and (III) analysis of proteins in cellular architectures and for compartmentalisation.

Beteiligung:
Hendrik Dietz, Matthias Rief, Martin Zacharias

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Munich-Centre for Advanced Photonics (MAP)

Laser light is a pivotal tool of the XXIst century. The internet features several hundred million entries about lasers, laser-based sources and techniques, briefly: photonics, which ranks among the key disciplines in technology-development roadmaps of major economies. They offer the potential for pushing the frontiers of science as well as of biomedical and information technologies. Founded in 2006 and building on an established network of collaborations between physicists, chemists, biologists and physicians, MAP aims - in cooperation with the industry - at exploiting this potential by drawing on state-of-the-art low- (<10 keV) and high-energy (<<10 keV) photonic tools.

MAP research is guided by several long-term objectives and visions. In the microcosm they centre on electronic phenomena relevant to technology and life: the exploration of ultimate limits of electronics and routes for approaching it as well as insight into the microscopic origin of diseases and into ways of combating them. A major goal in the macrocosm is a cost-effective instrumentation for the early diagnosis of diseases including early cancer detection, and for cancer therapy with particle beams before the emergence of metastases.

The mission of MAP is to create an unparalleled infrastructure in photonics, on the long run sustained by the Centre for Advanced Laser Applications - CALA, and a lasting bridge between physical and biomedical sciences. This allows for the pursuit of challenging scientific, technological and societal endeavours just as training young scientists and promoting their careers in a uniquely inter-disciplinary environment.

Beteiligung:
Johannes Barth, Peter Feulner, Reinhard Kienberger, Fritz Parak, Franz Pfeiffer, Peter Ring

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Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.