Die Zukunft mitgestalten
PromotionsprojektePromotionsprojekte
Die Hector Fellow Academy fördert jährlich mehrere Promotionsstellen für vielversprechende Nachwuchswissenschaftler*innen aus aller Welt. Unter Betreuung eines Hector Fellows arbeiten sie über einen Zeitraum von drei Jahren an ihren innovativen Doktorandenprojekten. Neben der Finanzierung ihrer Stellen erhalten sie von der Academy zusätzliche Forschungsmittel und nehmen an Weiterbildungsveranstaltungen teil.

Aktuelle Projekte
Zurzeit werden folgende Promotionsprojekte gefördert
Mit der mathematischen Modellierung die Translation von Forschungsergebnissen erleichtern
Katharina Lauk – Hector Fellow Jens Timmer
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.
Molekulare Spin-Systeme auf Oberflächen
Paul Greule – Hector RCD Awardee Philip Willke
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.
Die Rolle des frühen Sehens für die bidirektionale neuronale Kommunikation
Tiago Lereno Mesquita – Hector Fellow Brigitte Röder
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.
Neuroimmun-vaskuläre Wechselwirkungen bei der Alzheimer-Krankheit
Matteo Rovere – Hector Fellow Christian Haass
Die Alzheimer-Krankheit (AD) hat eine multifaktorielle Ätiologie, die unter anderem eine vaskuläre Dysfunktion und eine aberrante Neuroimmunität umfasst. Unser Ziel ist es, das Gen ABI3 als mögliche Verbindung zwischen diesen beiden Aspekten der Alzheimer-Pathophysiologie zu untersuchen. Mithilfe transgener Mausmodelle und einer Kombination aus biochemischen, immunhistochemischen und In-vivo-Bildgebungsverfahren werden wir untersuchen, wie sich die AD-Risikovariante S209F ABI3 auf die Neurodegeneration, die Immunkompetenz und die Gefäßdynamik auswirkt.
Mehrdimensionale Modellierung von angeborenen Fehlern der Hämatopoese in einem neuen dreidimensionalen menschlichen Knochenmark-Organoid-Modellsystem
Megha Varghese Mukherjee – Hector Fellow Christoph Klein
Seltene genetische Störungen führen zu einer unzureichenden Produktion von Blutzellen, die häufig tödlich verlaufen und am häufigsten bei Kleinkindern auftreten. Diese Krankheiten sind in erster Linie monogen, d. h., sie werden durch den Funktionsverlust eines einzigen Gens verursacht. Um die Auswirkungen dieses Funktionsverlustes zu untersuchen, wird in meinem Projekt versucht, ihn außerhalb des menschlichen Körpers nachzuahmen, und zwar in menschlichen Knochenmarkorganoiden (BMOs). Durch die Untersuchung von BMOs sollen kritische Faktoren identifiziert werden, die zum Versagen des Knochenmarks beitragen, und diese Informationen schließlich zur Entwicklung neuer diagnostischer Methoden genutzt werden.
Schritte zur Lösung des Rätsels der multiplen Populationen in Sternhaufen
Abhinna Sundar Samantaray – Hector Fellow Eva Grebel
Sternhaufen galten lange als Objekte, deren Sterne alle das gleiche Alter und die gleichen chemischen Häufigkeiten haben. Die überraschende Entdeckung multipler Sternpopulationen in Sternhaufen ist bislang unerklärt. Anhand von schnell rotierenden massereichen Emissionsliniensternen werde ich untersuchen, ob rotationsbedingte Durchmischung eine plausible Ursache sein könnte. Außerdem werde ich prüfen, ob gewisse leichte Elemente tatsächlich brauchbare Anzeiger multipler Populationen sind.
Ausgelöste Kontraktion von selbstorganisierten DNA Nanoröhrchen
Maja Illig – Hector RCD Awardee Kerstin Göpfrich
DNA-Nanoröhrchen werden in der synthetischen Bottom-up Biologie häufig als Nachahmung von Zytoskelettfilamenten verwendet. Mit Hilfe eines synthetischen starPEG-Konstrukts, das als Vernetzer fungiert, gelingt es uns, die nur wenige Nanometer dicken DNA-Nanoröhrchen zu bündeln. In der Masse organisieren sie sich selbst zu Ringen im Mikrometerbereich. Wir erreichen, dass sie sich bei Temperaturerhöhung oder in Anwesenheit von Verdrängermolekülen wie Dextran zusammenziehen (in Zusammenarbeit mit der Gruppe Kierfeld, TU Dortmund).
Wolkig mit Aussicht auf Regen: Simulationen des galaktischen Wetters
Katrin Lehle – Hector RCD Awardee Dylan Nelson
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.
Genetische Grundlage der bilateralen Asymmetrie bei einem schuppenfressenden Fisch
Xiaomeng Tian – Hector Fellow Axel Meyer
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.
Neuronale Prozesse von adaptiver und maladaptiver Gedächtniskonsolidierung
Tobias Kraus – Hector RCD Awardee Monika Schönauer
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.
Hochaufgelöste 3D-Kartierung des menschlichen Hypothalamus in 10 postmortalen Gehirnen
Alexey Chervonnyy – Hector Fellow Katrin Amunts
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.
Systembiologischer Ansatz zur Aufklärung der bakteriellen Wiederbelebung nach Antibiotika-Behandlung
Adewale Ogunleye – Hector RCD Awardee Ana Rita Brochado
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.
Strategien zum Entkommen vor viralen Infektionen in Archaeen
Zaloa Aguirre – Hector RCD Awardee Tessa Quax
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.
Mechanische Manipulation molekularer Spins in CNT Resonatoren
Tim Althuon – Hector Fellow Wolfgang Wernsdorfer
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.
Sicherheit und Anonymität in Quantennetzen
Ziad Chaoui – Hector RCD Awardee Anna Pappa
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.
Machine Learning Methoden für die Analyse von Gravitationswellen
Maximilian Dax – Hector Fellow Bernhard Schölkopf
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 im Mekong Delta
Felix Dörr – Hector Fellow Franz Nestmann
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.
Mitochondriales Mutationsprofil in humanen T‑Zellen
Yu-Hsin Hsieh – Hector RCD Awardee Leif Ludwig
Die Differenzierung und Funktion von T‑Zellen wird durch zahlreiche zelluläre Prozesse wie beispielsweise den Zellstoffwechsel streng reguliert, wobei dieser durch Mutationen in der mitochondrialen DNA (mtDNA) erheblich beeinträchtigt werden kann. Die genauen Auswirkungen der mtDNA-Mutationslast auf die Differenzierung und funktionelle Heterogenität von T‑Zellen bleiben jedoch weitestgehend unverstanden. Ziel dieses Projekts ist es, mtDNA Mutationsprofile und deren Konsequenzen in humanen T‑Zellen mit Hilfe von single-cell multi-omics Technologien zu charakterisieren.
High-throughput Virus Discovery in Next Generation Sequencing Data
Franziska Klingler – Hector Fellow Ralf Bartenschlager
Anelloviren sind eine weitverbreitete Virusfamilie, welche Menschen und Wirbeltiere infizieren. Ihre Rolle in der Entstehung von Krankheiten ist noch unklar. Wir nehmen an, dass während lebenslanger, andauernder Infektion ein Ungleichgewicht in der viralen Population die Entwicklung und das Voranschreiten von Krankheiten begünstigen kann. Unser Ziel ist eine umfassende Beschreibung des viralen Spektrums in gesunden und erkrankten Geweben mittels highthroughput Screening von Sequenzierdaten und die damit verbundene Identifizierung von Virusarten mit hohem pathogenem Potential.
Quantensimulation von starker Licht-Materie-Wechselwirkung
Valentin Klüsener – Hector Fellow Immanuel Bloch
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.
Hauptgruppenelement-Helicene zur Anwendung in der organischen Elektronik und der Katalyse
Jan Niedens – Hector RCD Awardee Agnieszka Nowak-Król
Dieses Projekt konzentriert sich auf die Synthese neuer helikal-chiraler Verbindungen, die Diarylborol‑, Arsol‑, und Stiboleinheiten enthalten. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, Materialien mit verbesserten optischen und elektronischen Eigenschaften zu erhalten, indem helikale Chromophore über Bor als Spiroatom verbunden werden. Weiterhin könnten arsen- oder antimonhaltige Helicene als Liganden in der aysmmetrischen Katalyse Verwendung finden, da sie im Vergleich zu den verbreiteten Phosphanen eine höhere Stabilität gegenüber Oxidation aufweisen.
Defining novel resilience pathways in rare monogenic disorders
Daniel Petersheim – Hector Fellow Christoph Klein
Seltene Erkrankungen betreffen alleine in der EU schätzungsweise 30 Millionen Menschen, darunter auch zahlreiche Kinder. Vielen dieser insgesamt etwa 6.000 bis 8.000 Erkrankungen liegt eine Fehlfunktion eines einzelnen Gens zugrunde. Im Rahmen dieses Projekts unter Supervision von Prof. Dr. Christoph Klein möchten wir mit Hilfe moderner Screening-Verfahren genetische Wechselwirkungen identifizieren, die den Effekten krankheitsauslösender Mutationen entgegenwirken und so den Weg hin zur Entwicklung zielgerichteter Therapien ebnen.
Helicity Preserving Cavity for Circular Dichroism Enhancement
Philip Scott – Hector Fellow Martin Wegener
Die meisten modernen Medikamente basieren auf der Einhändigkeit eines chiralen Moleküls (ein Enantiomer). In vielen Fällen, je nach Händigkeit des Enantiomers, kann das Medikament entweder positive oder schädliche Wirkungen haben, daher ist es wünschenswert, die Händigkeit feststellen zu können. Die Spektroskopie des Zirkulardichroismus (CD) kann aufgrund der unterschiedlichen Absorption von zirkular polarisiertem Licht zwischen der Händigkeit unterscheiden, leidet aber unter schwachen Signalen; daher ist ein Verfahren zur Verbesserung des Signals erwünscht.
Realisierung eines Quantenprozessors auf der Basis von Strontium-Rydberg-Atomen
Maximilian Ammenwerth – Hector Fellow Immanuel Bloch
In diesem Projekt wird ein innovatives Quantengas-Mikroskop entwickelt, welches mit Hilfe von optischen Pinzetten neutrale Strontium Atome zu konfigurierbaren und defekt-freien Anordnungen sortiert. Dies erlaubt eine schnelle Initialisierung und dient als Ausgangspunkt für die analoge Simulation von Quanten-Vielteilchensystemen und als Qubit-Register für digitales Quantencomputing. Durch Ausnutzung von Rydberg-Wechselwirkungen können Spin-Modelle simuliert und Quantengatter implementiert werden.
Mechanismen der Pathogenese von SARS-CoV‑2 Infektionen
Yannick Stahl – Hector Fellow Ralf Bartenschlager
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.
Bildung von amorphen Kohlstoff durch methanogene und methanoxidierende Archaeen
Stian Torset – Hector Fellow Antje Boetius
Das Projekt untersucht die Struktur und Rolle von amorphen Kohlenstoff, der durch methanogenen und Methan-oxidierenden Archaeen gebildeten wird, sowie die molekularen Mechanismen, die zur Bildung dieses als Biomaterial unbekannten Stoffes beitragen. Dau werden biophysikalische Ansätze genutzt, um die Rolle der Strukturen aufzulösen, und genetische Methoden, um die zur biogenen Bildung dieser Verbindung benötigten Gene und Proteine zu identifizieren. Das Projekt wird betreut von Hector Fellow Antje Boetius.
Neuartige Anwendungen mit organischen thermoelektrischen Modulen
Shu-Jen Wang – Hector Fellow Karl Leo
Dieses Projekt zielt darauf ab, modulationsdotierte organische thermoelektrische Module für die Energiegewinnung in Nischenbereichen zu nutzen, in denen die Flexibilität der Module entscheidend ist. Wir werden neuartige Gerätearchitekturen auf der Grundlage modulationsdotierter organischer Thermoelektrika entwickeln, um innovative Anwendungen zu ermöglichen.
Abgeschlossene Projekte
Finden Sie hier eine Übersicht der bereits abgeschlossene Projekte.