Dieses Projekt befasst sich mit der Verteilung von Tiefsee-Makrofauna (Tiere zwischen 0,3 mm – 5 cm) im Arktischen Ozean über zeitliche und räumliche Skalen. Ich möchte die Hypothese testen, ob Umweltfaktoren wie Ozeanerwärmung und Meereisrückgang auch die Lebensgemeinschaften der Tiefsee betreffen. Darüber hinaus untersuche ich die Artenvielfalt, Verbreitung und Konnektivität von Isopoden, da sie eine häufige und vielfältige Gruppe der Makrofauna darstellen, aber in der Zentralen Arktis kaum erforscht sind. Sie betreiben „Brutpflege“ – das bedeutet, ihre Jungen schlüpfen in einem Brutsack (wie ein winziges Känguru) und verbreiten sich daher im Vergleich zu Tieren mit freischwimmenden Larven nicht so weit.

3D-Druck auf der Nanoebene ist ein etabliertes Verfahren, für bestimmte Anwendungen aber noch zu langsam. Üblicherweise belichten Laserpulse ein Volumenelement einer lichtempfindlichen Tinte nach dem anderen und bauen daraus das gewünschte Objekt auf. In diesem Projekt wird jeder einzelne Laserpuls holografisch geformt und belichtet eine Vielzahl von Volumenelementen parallel. Diese Technik verspricht um Größenordnungen höhere Druckraten und soll für komplexe 3D-Strukturen demonstriert werden.

Polare Moleküle ermöglichen die Simulation komplexer Spin-Modelle und kondensierter Materie durch ihre veränderbaren langreichweitigen Wechselwirkungen. Dieses Projekt untersucht den BEC-BCS-Übergang von einem Bose-Einstein-Kondensat aus tetratomaren Molekülen zu einem diatomaren p-Wellen Suprafluid. Das Suprafluid ist von besonderem Interesse, da es voraussichtlich Majorana-Nullmoden beherbergen kann – Quasiteilchen, sie sich ideal für fehlertolerantes Quantencomputing eignen.

Das Projekt zielt darauf ab, die Fabrikation von 3D-lasergedruckten Materialien durch den Einsatz tiefer Neuronaler Netze (NN) zu beschleunigen und zu verbessern. Dabei werden physikalische Simulationen des 3D-Laserdrucks entwickelt und verwendet um die NNs zu trainieren. Diese können dann beispielsweise die gedruckten Strukturen bereits im Drucker charakterisieren oder Objekte so prä-kompensieren, dass iterative Charakterisierung und Optimierung außerhalb des Druckers minimiert werden kann.

In dem Forschungsprojekt "Optische und elektronische neuromorphe Systeme" geht es um bio-inspirierte und ressourcenschonende Konzepte für neuromorphes Rechnen. Das Ziel ist, diese Konzepte in optischen und elektronischen Systemen basierend auf organischen Halbleitermaterialien zu realisieren und deren physikalische Grundlagen zu beschreiben.

Menschliche Gehirne und visuell gesteuerte Roboter benötigen eine intensive Rechenleistung, um visuelle Muster in verschiedenen Kontexten und Variationen zu erkennen. Insekten wie das Taubenschwänzchen nutzen ebenfalls diese invariante Mustererkennung, um anhand von Blütenmustern geeignete Nahrungspflanzen auszuwählen - und das mit nur einem Bruchteil der "Rechenleistung". Um zu verstehen, wie diese Effizienz möglich ist, werden wir verhaltensbasierte und neuronale Methoden einsetzen, um die algorithmische Grundlage der Mustererkennung bei Insekten aufzudecken.

In einer Raumzeit gibt es eine Zeit- und mehrere Raumdimensionen. In der für uns erlebbaren Welt gibt es genau drei Raumdimensionen. Nun spricht in der Differentialgeometrie nichts dagegen, auch Mannigfaltigkeiten mit mehreren Zeitdimensionen zu betrachten. In diesem Projekt geht es um algebraische Strukturen, insbesondere die Gruppe SO(p,q), die die Dynamiken und die Geometrie von solchen sogenannten pseudo-Riemannschen hyperbolischen Räumen mit mindestens einer Zeitdimension beschreiben.

Trotz umfassender Forschung im Bereich der personalisierten Medizin schaffen nach wie vor vielversprechende personalisierte Therapien nicht die Translation in die klinische Praxis. In meinem Promotionsprojekt möchte ich durch die Kombination von mechanistischer Modellierung und experimentellen Methoden ein Signalweg-Modell erstellen, das die Wirkungen potenzieller Therapien vorhersagt, um damit ideale Kriterien für eine erleichterte Translation der Forschung zum Patienten zu erfüllen.

Einzelne magnetische Moleküle können als Bausteine für neue künstliche Spin-Systeme verwendet werden, welche für die Quanteninformationsverarbeitung interessant sind. Wir verwenden Rastertunnelmikroskopie (RTM) in Kombination mit Elektronenspinresonanz (ESR) um solche Spin-Systeme auf einer Oberfläche zu konstruieren und zu untersuchen. Dies ermöglicht die Untersuchung grundlegender Spin-Eigenschaften auf atomarer Skala und das Erforschen magnetischer Phänomene in Multi-Spin-Systemen.

In Zusammenarbeit mit dem LV Prasad Eye Institute untersuchen wir die Wiederherstellung der Sehkraft bei Personen, die aufgrund von Katarakten vorübergehend erblindet sind, um die neuronalen Mechanismen sensibler Phasen der Gehirnentwicklung zu erforschen. Genauer gesagt untersuchen wir höhere kortikale Repräsentationen und ob und wie sie entstehen, wenn der visuelle Input verzögert eintrifft, z. B. nicht vor der Mitte der Kindheit. Das vorliegende Dissertationsprojekt wird sich auf Objektrepräsentationen konzentrieren und darauf, wie diese im Zusammenspiel mit anderen visuellen Bereichen entstehen. Wir erwarten ein besseres Verständnis dafür, wie frühe Erfahrungen die Konnektivität des Gehirns im Erwachsenenalter prägen.