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Graduiertenkollegs (GRK)

Graduiertenkollegs der FAU

Graduiertenkollegs werden zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses eingerichtet. Doktorandinnen und Doktoranden erhalten hier die Möglichkeit, ihre Arbeit im Rahmen eines koordinierten, von mehreren Hochschullehrern getragenen Forschungsprogramms durchzuführen. Die FAU ist an 14 Graduiertenkollegs beteiligt, davon hat sie bei 12 die Sprecherfunktion inne.

Weitere Informationen zu strukturierten Promotionsprogrammen der FAU finden Sie auf den Seiten des Graduiertenzentrums.

Graduiertenkollegs mit Sprecherfunktion der FAU

Nanotechnologie bietet Möglichkeiten, Materialien auf kleinster Ebene zu strukturieren, was zu neuen Eigenschaften und Funktionalitäten führt. Dazu werden allerdings moderne Formen der Nanocharakterisierung sowie die Neu- und Weiterentwicklung von sogenannten in-situ-Verfahren benötigt. Eben jene erforscht das GRK grundlegend. Die in-situ-Methoden eröffnen die Möglichkeit, die Entstehung, Stabilität und mechanische Integrität von Nanostrukturen direkt auf nanoskopischer sowie mikroskopischer Skala zu untersuchen und Zusammenhänge zwischen Struktur und Funktionalität aufzuklären.

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Ziel der Nachwuchswissenschaftler ist es, nebenwirkungsarme Wirkstoffe für die Therapie schwerer Erkrankungen des Zentralen Nervensystems zu finden, die mit G-Protein gekoppelten Rezeptoren wechselwirken. G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) sind Proteine, die im menschlichen Körper eine wichtige Rolle bei der Weiterleitung von Sinneseindrücken und bei der Kommunikation zwischen Zellen und ihrer Umgebung spielen: Sie sind an einer Vielzahl lebenswichtiger Prozesse im Körper beteiligt. Fehlfunktionen können schwerwiegende Krankheiten auslösen. Neue Erkenntnisse über diese Proteine bergen vielversprechende Therapieansätze.

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Welche Zusammenhänge gibt es zwischen der Entwicklung des Zentralnervensystems (ZNS) und dem Auftreten von neuropsychiatrischen und -degenerativen Erkrankungen im späteren Erwachsenenalter? Inwieweit  beeinflussen Entwicklungsvorgänge die Widerstandsfähigkeit gegenüber ZNS-Erkrankungen des Erwachsenenalters? Welche Faktoren sind hierfür ausschlaggebend? Die Promovierenden des Graduiertenkollegs gehen diesen grundlegenden Fragen unter anderem durch Untersuchungen an Tiermodellen und an von Patienten stammenden, induzierten pluripotenten Stammzellen nach.

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Wie brechen verschiedene Materialien auseinander? Das GRK will Simulationsmethoden entwickeln, mit denen Bruchvorgänge in spröden, granularen und porösen Materialien in verschiedener zeit- und räumlicher Auflösung erfassbar sind. Mit den Erkenntnissen sollen in Bezug auf das Bruchverhalten maßgeschneiderte Materialien entwickelt werden.

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Cyberkriminalität wird angesichts der wachsenden gesellschaftlichen Bedeutung der Informationstechnologie zu einer immer größeren Bedrohung. Gleichzeitig bieten sich neue Möglichkeiten der Strafverfolgung, wie etwa automatisierte Datensammlung und -auswertung im Netz oder Überwachungsprogramme. Doch wie geht man mit den Grundrechten der Betroffenen um, wenn „forensische Informatik“ genutzt wird? Das GRK „Cyberkriminalität und Forensische Informatik“ bringt Expertinnen und Experten der Informatik und Rechtswissenschaften zusammen, um das Forschungsfeld „Strafverfolgung von Cyberkriminalität“ systematisch zu erschließen.

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Ziel des Graduiertenkollegs ist es, neue Strategien zur Therapie und Prophylaxe von Viruserkrankungen zu entwickeln. Dabei sollen zelluläre Angriffspunkte für eine antivirale Therapie identifiziert und das Immunsystems eingespannt werden. Die Entwicklung von resistenten Viren soll so vermieden werden. Besondere Bedeutung kommt der Ausbildung von Nachwuchswissenschaftlern zu, die sowohl mit der antiviralen Chemotherapie als auch immun-basierten Ansätzen vertraut sind. Dies soll durch die gemeinsame Ausbildung der Doktoranden durch Mediziner, Biologen, Pharmazeuten und Bioinformatiker der FAU erreicht werden. Eine Kooperation mit dem Bostoner Ragon-Institute, eine Forschungseinrichtung des Massachusetts General Hospital (MGH), des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Harvard University wird den Kollegiaten auch internationale Perspektiven eröffnen.

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Das Forschungsziel des internationalen Graduiertenkollegs ist die Erforschung elektromechanischer (piezoelektrisch) und elektrooptischer (Photovoltaik- und Wasserspaltung) Energieumwandlungssysteme auf der Basis von bleifreien Perovskit-Materialien. Die Entwicklung bleifreier Materialsysteme ist aufgrund internationaler Vorschriften, die den Einsatz von Schwermetallen z. B. in elektronischen Geräten verbieten, ein zukunftsweisendes Forschungsfeld. Dies betrifft den Einsatz von bleifreien Materialien sowohl im Bereich der erneuerbaren Energien als auch im Bereich von Hightech-Anwendungen wie z.B. für autonome, drahtlose Sensoren. Hierbei ist insbesondere die Erforschung von skalenübergreifenden Phänomenen, z.B. bei der Energieumwandlung, der Entwicklung und dem Einsatz von bleifreien Pervoskit-Materialien, bei neuartigen 2D- und 3D- Verarbeitungstechniken, sowie wie bei der Geräteintegration, von Interesse. Hierbei erfolgt der Einsatz von verschiedenen Synthese-, Fertigungs- und Charakterisierungstechniken, die mit Simulationen gekoppelt werden. Nur mit diesem interdisziplinären Forschungsteam, welches Expertisen auf den unterschiedlichen Längenskalen besitzt, kann es gelingen die skalenspezifischen Phänomene in einem gemeinsamen Forschungs- und Trainingsumfeld zu erforschen. Im Rahmen des internationalen Graduiertenkollegs erhalten die Partner gegenseitig Zugang zu einer Vielzahl von experimentellen Techniken und Messgeräten sowie Kontakt zu japanischen Industriepartnern.

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Entzündung ist die Schlüsselantwort des Körpers, um auf Gewebestress und -schädigung zu reagieren. Die mit Entzündungsreaktionen verbundene Aktivierung des Immunsystems bedarf allerdings strenger Kontrolle. In diesem Zusammenhang kommt den molekularen Schaltern, die für den rechtzeitigen Stopp der Entzündungsreaktion und letztendlich deren Auflösung (Resolution) zuständig sind, eine besondere Bedeutung zu. Der Prozess der Auflösung der Entzündungsreaktion ist jedoch unzureichend verstanden, allerdings für die Pathogenese und Therapie chronisch entzündlicher Erkrankungen von zentraler Bedeutung. Erkrankungen der inneren Oberflächen des Menschen, wie Gelenk (Arthritis), Darm (Colitis) und Lunge (Asthma), sind durch eine Chronifizierung der Entzündungsreaktion gekennzeichnet. Die wesentlichen molekularen Weichenstellungen aufzuklären, die über Auflösung oder Chronifizierung der Entzündungsreaktion entscheiden, ist Ziel des Antrags zum Sonderforschungsbereich „Checkpoints for Resolution of Inflammation.“ Dieser Antrag ist eine Gemeinschaftsprojekt der Medizinischen und der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, des Universitätsklinikums Erlangen sowie des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts Erlangen. Neben 19 wissenschaftlichen Projekten, die der Aufklärung der molekularen Schalter, die über Resolution bzw. Chronifizierung entscheiden, dienen, sind klassische sowie innovative Instrumente für Gleichstellungsmaßnahmen, Nachwuchsförderung und Vernetzung in dieses Programm aufgenommen.

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Der SFB 1411 beschäftigt sich mit dem Design von Nanopartikeln. Dazu werden Partikelsynthesen mit neuartigen Trennmethoden zur Klassierung der Nanopartikeln direkt kombiniert. Der Clou des Ansatzes ist es, dass die Herstellung so optimiert wird, dass Partikel mit maßgeschneiderten Eigenschaften in kontinuierlichen Prozessen hergestellt werden können. Hierdurch wird die heute übliche, oft empirische und sehr aufwendige Vorgehensweise ersetzt durch elegante Ansätze zum Eigenschafts- und Prozessdesign. Damit leistet der SFB wichtige Beiträge zur Digitalisierung des Produktdesigns von Partikelsystemen. In 20 Einzelprojekten werden von Forscherinnen und Forschern aus den Bereichen Chemieingenieurwesen, Materialwissenschaften, Mathematik und Physik auf diese Weise neuartige Partikeln entworfen, produziert und umfassend charakterisiert. Dabei stehen Teilchen mit besonderen optischen Eigenschaften im Mittelpunkt. Im Rahmen eines im SFB verankerten Graduiertenkollegs können Nachwuchstalente zum Design von Nanopartikeln promovieren – dies ist in dieser Form weltweit einzigartig. Der SFB beschreitet zudem neue Wege im Umgang mit großen Datenmengen, welche in den Experimenten und Simulationen anfallen.

Ziel des Transregio 130 ist es, zu erforschen, warum das Immunsystem bei manchen Krankheiten gegen den eigenen Körper vorgeht und damit zum grundlegenden Verständnis von Autoimmunerkrankungen beizutragen. Da B-Zellen häufig die Ursache für auf Autoimmunreaktionen basierende Krankheiten sind, rückt der Transregio 130 die von B-Zellen hervorgerufenen Antikörperantworten auf Fremdkörper und ihre Fehlfunktionen bei Autoimmunkrankheiten ins Zentrum seiner Forschung.

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Für die Energiewende – weg von der Kernenergie, hin zu einer umwelt- und klimafreundlichen Energieerzeugung – wird Gas als Energieträger in den nächsten Jahrzehnten eine wichtige Rolle spielen. Gas ist in diesem Zeitraum ausreichend vorhanden, schnell verfügbar und speicherbar. Die Fokussierung auf eine effiziente Gasversorgung geht aber mit einer Vielzahl von Problemen einher, in Bezug auf den Transport, die Netztechnik, marktregulatorische Bedingungen sowie die Kopplung mit anderen Energieträgern. Ziel des Sonderforschungsbereichs/Transregio ist es, Antworten auf diese Herausforderungen mit Mitteln der mathematischen Modellierung, Simulation und Optimierung zu geben und damit Lösungen auf einem neuen Qualitätsstandard anzubieten. Um dies zu erreichen, sind innerhalb der Mathematik neue Erkenntnisse in unterschiedlichen Gebieten, wie der mathematischen Modellierung, der numerischen Analysis und Simulation sowie der ganzzahligen, kontinuierlichen und stochastischen Optimierung notwendig.

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Ziel des SFB/TRR 241 ist es, das Zusammenspiel von Schleimhaut- und Immunzellen im Darm besser zu verstehen und wirksamere Therapiemethoden bei chronischen Entzündungen zu entwickeln. In den kommenden Jahren sollen Erkenntnisse über die Regulation und Funktion des Immunsystems im Darm und aktuelle Daten zur anti-mikrobiellen Verteidigung an der Schleimhautbarriere in ein neues Konzept integriert werden. Vor allem die Rolle einer fehlgesteuerten Kommunikation zwischen Epithel- und Immunzellen bei der Pathogenese von CED steht im Fokus der einzelnen Projekte. Langfristiges Ziel der Wissenschaftler ist es, Medikamente zu entwickeln, die die Ursachen von Darmentzündungen gezielt bekämpfen und zugleich die Fähigkeit des Immunsystems zur Bekämpfung von Infekten und Krebszellen erhalten. Außerdem wird nach diagnostischen Verfahren gesucht, mit denen das Ansprechen auf Therapien vorhergesagt werden kann – ein Ziel, das nicht nur der schnellen Linderung der Symptome dient, sondern auch zur Senkung der Therapiekosten beitragen soll.

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Graduiertenkollegs mit Beteiligung der FAU

Der Bedarf an mathematischen Modellen, Methoden und effizienter Software zur Vorhersage, Kontrolle und Optimierung ist in den letzten Jahrzehnten in verschiedenen Anwendungsfeldern wie der Medizin oder den Materialwissenschaften deutlich gestiegen. Das Graduiertenkolleg 2339 widmet sich allen Modellierungsfacetten, um komplexe Phänomene und Prozesse, die typischerweise Grenzflächen, Mehrskalenprobleme und kleine Parameter (singuläre Phänomene) beinhalten, besser zu verstehen. Das Forschungsprogramm umfasst dabei drei Themenfelder: Grenzflächen, komplexe Strukturen sowie singuläre Grenzwerte und Dimensionsreduktion.

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Die Transplantation von Blutstammzellen ist eine Behandlungsmöglichkeit bei bestimmten Formen des Blut- und Lymphdrüsenkrebses. Bei vielen Patienten kommt es nach einer Transplantation allerdings zu einer immunologischen Reaktion der transplantierten Zellen gegen das gesunde Körpergewebe. Hierdurch werden häufig die Haut, Leber und der Darm geschädigt. Der SFB/TRR 221 untersucht deshalb die immunologischen Mechanismen der Blutstammzell-Transplantation. Langfristiges Ziel ist es, die Therapie verträglicher zu machen und unerwünschte Immunreaktionen zu unterdrücken.

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