Das Vorha­ben konzi­piert ein Machine Learning Frame­work, das die Eigen­schaf­ten angereg­ter Zustände von Rhodop­si­nen exakt vorher­sa­gen kann. Hierzu wird ein Daten­satz aus quanten chemi­schen Berech­nun­gen von Retinal Deriva­ten in prote­in­ähn­li­chen Milieus erstellt und zum Training der Modelle genutzt. Durch wieder­holte Synthese und spektro­sko­pi­sche Analyse von gezielt entwor­fe­nen Rhodop­sin Varian­ten werden die Vorher­sa­gen itera­tiv validiert und verbes­sert. Die trainier­ten Modelle erfas­sen, wie das Protein Matrix Umfeld die Reakti­vi­tät des Chromo­phors und dessen spektro­sko­pi­sches Verhal­ten moduliert, und ermög­li­chen schnelle, präzise Abschät­zun­gen von Spektren sowie photo­che­mi­schen Reakti­ons­we­gen. Damit entsteht eine daten getrie­bene Platt­form für das ratio­nale Design neuer licht­emp­find­li­cher Prote­ine und die beschleu­nigte Entwick­lung neuar­ti­ger Photorezeptoren.

Moderne photo­ni­sche Systeme benöti­gen eine präzise Tempe­ra­tur­kon­trolle, um Stabi­li­tät und Leistungs­fä­hig­keit sicher­zu­stel­len. Dieses inter­dis­zi­pli­näre Projekt entwi­ckelt ein neuar­ti­ges elasto­ka­lo­ri­sches Mikro-Kühlsys­tem, das mehr als eine Million Betriebs­zy­klen errei­chen soll. Durch die Kombi­na­tion von Materi­al­for­schung an Formge­dächt­nis­le­gie­run­gen, innova­ti­vem Geräte­de­sign und Integra­tion in photo­ni­sche Systeme entsteht eine energie­ef­fi­zi­ente Festkör­per-Kühltech­no­lo­gie. Die Zusam­men­ar­beit von KIT, ETH Zürich und Fraun­ho­fer IWM adres­siert zentrale Heraus­for­de­run­gen hinsicht­lich Lebens­dauer und Zuver­läs­sig­keit zukünf­ti­ger Mikro-Kühllö­sun­gen für photo­ni­sche und neuro­mor­phe Technologien.

Das Projekt entwi­ckelt kovalent verknüpfte Porphy­rin Spin Ketten auf ultra­dün­nen Isola­to­ren, um Designer Quanten Modell­sys­teme zu reali­sie­ren. Durch die Kombi­na­tion von Low Energy Electrospray/Ion Beam Deposi­tion (LEIBD) mit ESR STM werden massen­se­lek­tierte Metall Tetra­phe­nyl Porphy­rin Fragmente gezielt auf MgO/Ag(100) bzw. NaCl/Au(111) abgeschie­den und zu Dimeren bzw. kurzen 1 D Arrays (2–6 Einhei­ten) zusam­men­ge­fügt. Site resol­ved Spectro­sko­pie liefert g Faktor, Austausch und Dipol Kopplun­gen; mittels gepuls­ter ESR (Rabi, Ramsey, Echo) wird die kohärente Kontrolle der emergen­ten Spin Hamil­to­nian demons­triert. Das Vorha­ben verbin­det chemi­sche Präzi­sion mit langer Spin Koherenz und schafft eine allge­mein anwend­bare Platt­form für moleku­lare Quantensimulatoren.

PRECISE CRC entwi­ckelt ein embed­ding basier­tes System, das hetero­gene Lebens­stil und Versor­gungs­da­ten aus Bioban­ken mit einem kontext­spe­zi­fi­schen LLM in struk­tu­rierte Patien­ten­zu­sam­men­fas­sun­gen überführt, diese in latente Vekto­ren embed det und mittels fortge­schrit­te­ner kausa­ler Metho­den (NOTEARS, invari­ant causal predic­tion, doubly robust estima­tor) wahre kausale Risiko­fak­to­ren für das Kolorek­tal­kar­zi­nom identifiziert.

Das Projekt unter­sucht die neuro­na­len Mecha­nis­men, die der Wieder­her­stel­lung des Sehver­mö­gens durch visuell-perzep­tu­el­les Lernen bei Patien­ten mit angebo­re­ner Blind­heit zugrunde liegen. Unter der Leitung von Dr. Sebas­tian Frank (Univer­si­tät Regens­burg), Prof. Brigitte Röder (Univer­si­tät Hamburg) und Prof. Dr. med. Dr. h.c. mult. Eberhart Zrenner (Univer­si­tät Tübin­gen) und in Koope­ra­tion mit dem LV Prasad Eye Insti­tute in Indien werden mittels MRS und EEG Verän­de­run­gen im Verhält­nis von Erregung und Hemmung unter­sucht. Ziel ist es, die Grund­la­gen der visuel­len Plasti­zi­tät besser zu verste­hen und die Rehabi­li­ta­tion bei Sehstö­run­gen zu verbessern.

Dieses Projekt unter der Leitung von Junior­prof. Dr. Anna Stöckl und Prof. Dr. Axel Meyer (Univer­si­tät Konstanz) unter­sucht, wie sich Motten an künst­li­ches Licht in der Nacht anpas­sen. Durch die Kombi­na­tion von Genomik, Neuro­ana­to­mie und Verhal­tens­for­schung will das Team die Mecha­nis­men der senso­ri­schen Plasti­zi­tät während der Metamor­phose aufde­cken. Mit Hilfe von Transkrip­to­mik, Epige­ne­tik und Verhal­tens­ana­ly­sen wird unter­sucht, wie sich die Licht­ex­po­si­tion während der Raupen­phase auf die erwach­se­nen Motten auswirkt. Die Ergeb­nisse werden wertvolle Einbli­cke in die Anpas­sungs­fä­hig­keit von Tieren an vom Menschen verur­sachte Umwelt­ver­än­de­run­gen liefern und zukünf­tige ökolo­gi­sche und evolu­tio­näre Studien prägen.

Das Projekt unter der Leitung von Prof. Dr. Dr. h.c. Ralf Barten­schla­ger (Univer­si­tät Heidel­berg) und Prof. Dr. Tessa Quax (Univer­si­tät Gronin­gen) unter­sucht, ob Archae­en­vi­ren spezia­li­sierte Repli­ka­ti­ons­kom­par­ti­mente bilden – eine Strate­gie, die bereits bei bakte­ri­el­len und eukaryo­ti­schen Viren nachge­wie­sen wurde. Durch die Kombi­na­tion von Struk­tur­bio­lo­gie, Zellbio­lo­gie, Medizin und Chemie sollen univer­selle Mecha­nis­men der viralen Repli­ka­tion identi­fi­ziert werden. Mittels fortge­schrit­te­ner bildge­ben­der Verfah­ren, geneti­scher Markie­rung und Lipid­ana­lyse soll die virale Repli­ka­tion in Archaeen unter­sucht und mit anderen Organis­men vergli­chen werden. Die Ergeb­nisse sollen neue Einbli­cke in die Evolu­tion von Viren liefern und mögli­che Ansätze für antivi­rale Thera­pien aufzei­gen. Darüber hinaus werden Nachwuchswissenschaftler*innen in inter­dis­zi­pli­nä­rer Virolo­gie ausgebildet.

Ziel des Projekts unter der Leitung von Hector RCD-Preis­trä­ge­rin Agnieszka Nowak-Król (Univer­si­tät Würzburg) und Hector Fellow A. Stephen K. Hashmi (Univer­si­tät Heidel­berg) ist die Entwick­lung genau definier­ter helika­ler chira­ler Gold(III)-Komplexe – die ersten Beispiele für helikale chirale Goldkom­plexe mit Goldato­men, die sich entwe­der am äußeren oder inneren Rand eines helika­len Systems befin­den. Das kataly­ti­sche Poten­tial dieser neuar­ti­gen Komplexe und ihre prakti­sche Anwend­bar­keit sollen in der enantio­se­lek­ti­ven Synthese von kleinen organi­schen Molekü­len und biolo­gisch oder pharma­zeu­tisch relevan­ten Zielstruk­tu­ren, d.h. Natur­stof­fen und pharma­zeu­tisch aktiven Verbin­dun­gen, demons­triert werden.

In diesem Projekt arbei­ten die Hector Fellows Jürg Leuthold und Eberhart Zrenner zusam­men mit dem HFA Postdoc Dr. Wadood Haq (Eberhard Karls Univer­si­tät, Tübin­gen) und den Nachwuchswissenschaftler*innen Shadi Nasha­sh­ibi (ETH Zürich) und Marina Homs (ETH Zürich) an der nächs­ten Genera­tion von Netzhaut­im­plan­ta­ten. Die Kombi­na­tion von hochemp­find­li­chen Photo­de­tek­to­ren, hoch-aufge­lös­ten Mikro­elek­tro­den-Arrays und einem neuen Stimu­la­ti­ons­pa­ra­digma wird eine bisher unerreichte räumli­che und zeitli­che Auflö­sung durch elektri­sche Netzhaut­im­plan­tate ermöglichen.