Galaxien sind von einer mannigfaltigen und komplexen Atmosphäre umgeben – dem zirkumgalaktischen Medium (CGM). Um ein selbstkonsistentes Modell für die Entwicklung von Galaxien entwickeln zu können ist es unabdingbar, dass wir die Prozesse verstehen, die im CGM ablaufen. Aus diesem Grund wollen wir mit Hilfe von numerischen Simulationen das Gas innerhalb von Galaxienhaufen untersuchen und ungeklärten Fragen auf den Grund gehen. Wir werden die bereits existierende kosmologische, state-of-the-art Simulation IllustrisTNG analysieren und des weiteren neue Arten von Simulationen entwickeln.

Die meisten Tiere weisen eine bilaterale Symmetrie auf, aber auch asymmetrische Merkmale haben sich wiederholt in verschiedenen taxonomischen Gruppen entwickelt. Allerdings sind die genetischen Mechanismen, welche zu solchen Variationen von asymmetrischen Merkmalen führen, immer noch unklar. Wir werden den schuppenfressenden Fisch, Perissodus microlepis, verwenden, um die genetischen Grundlagen der außergewöhnlichen morphologischen und verhaltensbezogenen Asymmetrie zu analysieren. Diese Studie wird wichtige Einblicke in das mechanistische Fundament von asymmetrischen Entwicklungen und den Ursprung evolutionärer Neuartigkeit liefern.

Stark emotionale Erinnerungen werden separat verarbeitet. Bei negativen Erfahrungen kann das zu maladaptiver Gedächtnisbildung führen, die affektive Störungen begünstigen kann. Dieses Projekt soll unser Verständnis adaptiver und maladaptiver Gedächtnisprozesse verbessern. Wir werden Gehirnaktivität bei Aufgaben analysieren, die maladaptive Gedächtnissymptome imitieren. Dadurch hoffen wir, Ansatzpunkte für Behandlungen zu finden, die maladaptive Gedächtnisprozesse hemmen.

Ziel der Studie ist die Analyse und Kartierung der Zytoarchitektur des menschlichen Hypothalamus in histologischen Schnitten von 10 postmortalen Gehirnen. Als Ergebnis wollen wir ein hochaufgelöstes histologisches 3D-Modell des Hypothalamus und seiner Kerne als Grundlage zur Untersuchung von Struktur-Funktions-Beziehungen sowie probabilistische zytoarchitektonische Karten, die die interindividuelle Variabilität der Hypothalamuskerne in Bezug auf Größe und Lage im Referenzraum widerspiegeln, erarbeiten.

Die Fähigkeit nicht-resistenter bakterieller Erreger, Antibiotika während einer Infektion zu überleben (Toleranz) trägt nicht nur zum weltweiten Anstieg der Antibiotikaresistenz, sondern auch zum chronischen Rückfall von Infektionen bei. Ziel des Projekts ist es zu verstehen, was nach einer Antibiotika-Behandlung zur bakteriellen Wiederbelebung beiträgt und welche biologischen Wege zugrunde liegen. Die Ergebnisse dieses Projekts werden zu besser informierten Entscheidungen über die Auswahl von Antibiotika zur Behandlung von Infektionen und zur Vorbeugung von Rückfällen beitragen.

Viren sind die an den häufigsten vorkommenden biologischen Einheiten auf der Erde. Obwohl sie Mitglieder der drei Lebensbereiche infizieren, ist nur wenig über den Infektionsmechanismus von Archaeen Viren bekannt. Ziel dieser Forschung ist es, Einblicke in die Wechselwirkungen zwischen halophiler archaealer Zellen und ihren Viren zu gewinnen mittels der Kombination mikroskopischer, molekularbiologischen und virologischen Techniken.

Carbon-Nanotube (CNT) Resonatoren werden designt und hergestellt, um deren Eigenschaften als Sensor zu nutzen. Wir werden einen Einzelmolekülmagneten (SMM) auf einem CNT-Resonator aufbringen, um dessen Spinzustände über die mechanischen Oszillationen im CNT zu verändern. Mit diesem nanomechanischen Ansatz lassen sich Einzelmolekülmagnete untersuchen mit der Möglichkeit, diese in zukünftigen Quantentechnologien einzusetzen.

Dank moderner Technologie ist es heutzutage möglich, Geräte zu bauen, die quantenmechanische Objekte aktiv manipulieren. Die Verwendung von Quantenobjekten als Informationsträger hat viele wichtige Auswirkungen auf die zukünftige Kommunikation, da Quanteninformationen genutzt werden können, um perfekte Sicherheit zu erreichen und die Effizienz von Kommunikationsnetzen zu steigern. Dieses Forschungsprojekt konzentriert sich auf die Entwicklung sicherer und anonymer Quantenkommunikationsprotokolle, um ein zukünftiges Quanteninternet zu entwickeln.

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.

Landsenkung und Grundwasserversalzung sind existenzbedrohende Umweltveränderungen im Mekong Delta (MD). Ihr Ursprung und die Prozessdynamik sind noch nicht vollständig geklärt. Durch innovative Messtechnik, Feld- und Laborversuche sowie numerische Modellierung wird ein umfassendes Prozessverständnis erarbeitet und die Wirksamkeit möglicher Gegenmaßnahmen untersucht. Die gewonnen Erkenntnisse sind Grundlage für nachhaltige Wasserressourcennutzungen im MD und anderen Deltagebieten weltweit.