Der Nachweis von Gravitationswellen (GW) hat ein neues Fenster zum Universum geöffnet, durch das wir die Physik der Verschmelzung von Schwarzen Löchern und Neutronensternen studieren können. Durch die Analyse von GW können wir auf Eigenschaften der entsprechenden astrophysikalischen Systeme schließen. Die derzeitigen Analysemethoden sind jedoch rechnerisch zu teuer, um mit der wachsenden Datenmenge umgehen zu können. Meine Forschung befasst sich daher mit der Entwicklung effizienter Methoden des maschinellen Lernens für die GW-Analyse.

Die Absorption und Emission von Strahlung durch Quantenemitter stellt das zentrale Paradigma der Quantenoptik dar. Wenn eine starke Kopplung zwischen einem Emitter und seiner Umgebung herrscht, können faszinierende Strahlungseffekte realisiert werden, wie eine gerichtete Emission oder modifizierte Zerfallsraten. In diesem Projekt sollen derartige Effekte in einem System ultrakalter Atome in optischen Gittern untersucht werden, die Materiewellen anstelle von optischer Strahlung emittieren.

SARS-CoV-2 hat eine Pandemie ausgelöst und ist für mehr als 18 Millionen Infektionen verantwortlich. Es wird vermutet, dass COVID-19 das Ergebnis des Absterbens infizierter Zellen und einer exzessiven Aktivierung des Immunsystems ist. Um Zelltypen und Signalwege zu identifizieren, die zur Pathogenese oder viralen Replikation beitragen, werde ich Transkriptomanalysen und funktionelle Untersuchungen ausgewählter Gene vornehmen. Diese Arbeit könnte zu der Entwicklung neuer Therapien beitragen.

Ziel dieser Arbeit war es unter anderem eine neue in-vivo-Methode zur nicht-invasiven Messung des Ziliarmuskels eines Menschen während der Anpassung der Augenlinse zu entwickeln. Aus den Ergebnissen des Projekts wurde ein Hilfsmittel entwickelt, das die aufgezeichneten neuronalen Signale, die vom Ziliarmuskel produziert werden, nachahmt und so die Anpassung der Augenlinse mit Hilfe einer Flüssigkristall-Linse simuliert.

Das Risiko, nach traumatischen Erfahrungen eine Posttraumatische Belastungsstörung (PTBS) zu entwickeln, hängt maßgeblich von der Anzahl erlebter traumatischer Ereignisse (Trauma-Last) sowie individuellen Risikofaktoren, z.B. genetischen Prädispositionen, ab. Für ein umfassendes Verständnis von biologischen Faktoren, die das Risiko und die Therapie von PTBS maßgeblich beeinflussen, bedarf es der adäquaten Quantifizierung der Trauma-Last sowie einer Kombination verschiedener methodischer Ansätze.

Die fossilen Ressourcen gehen immer weiter zur Neige. Diese müssen schnellstmöglich durch erneuerbare Rohstoffe ersetzt werden. Deshalb ist das Ziel dieses Promotionsvorhabens, unter der Leitung von Hector Fellow A. Stephen K. Hashmi, die rationale Entwicklung mehrerer nachhaltiger, abfallminimierter und umweltfreundlicher Methoden zur Umsetzung von Furan-Derivaten mit Olefinen in [4+2]-Cycloadditionen, photokatalysierte Reaktionen von Furan-Derivaten mit Diazoniumsalzen sowie neuartige Murai-Reaktionen.

Der Bedarf an Kohlefaser-/Epoxid-Verbundstrukturen wächst aufgrund ihrer Vorteile für die Industrie stetig an. Ziel des Projekts ist es, den Verschleiß- und Versagensprozess von diesen Verbundstrukturen zu beobachten und darauf basierend ein hochkomplexes Computermodell zu entwickeln, das das Verformen und Versagen von Materialien im Voraus berechnen kann.

In diesem Projekt wurden die Veränderungen von magnetischen Eigenschaften bei Materialien auf der Nanometerebene untersucht. Mittels Mikroemulsionssynthese konnten Nanopartikel hergestellt werden. Es konnte ein direkter Zusammenhang zwischen den magnetischen Eigenschaften und der Größe des Materials nachgewiesen werden.

Metamaterialien erhalten ihre Funktion durch eine ausgeklügelte Mikrostrukturierung. Dadurch können Materialeigenschaften erzielt werden, welche weit über die von gewöhnlichen Materialien hinausgehen. Durch Einbringen sogenannter topologisch geschützter Resonanzen können z.B. mechanische Schwingungen in einem Material lokal verstärkt und robust gegenüber Störungen gemacht werden. In diesem Projekt geht es um das Design und die Fabrikation von chiralen Metamaterialien mit topologisch geschützten Resonanzen zur Realisierung eines resonanten mechanischen Laserscanners.

Die mikroskopische Beschreibung einer Vielzahl exotischer Phänomene wie Magnetismus oder Hochtemperatursupraleitung werfen immer noch Fragen auf. Dieses Projekt beschäftigt sich mit der Simulation dieser Phänomene mittels eines Quantengasmikroskops. Dabei werden ultrakalte fermionische Lithium Atome durch kontrollierte optische Lichtfelder dazu gebracht, sich identisch zu Elektronen in einem Festkörper zu verhalten. Durch die Verwendung einer hochauflösenden Fluoreszenzabbildung kann dabei das Verhalten jedes einzelnen Atoms beobachtet werden.