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Die Arbeiten am Institut umfassen sowohl
theoretische als auch experimentelle Projekte, das thematische
Spektrum reicht von den Neurowissenschaften über die zelluläre Dynamik
bis hin zur Mechanik granularer Materie:
Die Abteilung Herminghaus befasst sich mit den
dynamischen Eigenschaften sog. Komplexer Fluide. Hierzu gehört
biologische Materie wie Blut oder Zellplasma ebenso wie Emulsionen
oder granulare Materialien. Auch hier geht es letztlich immer um die
Frage, welche qualitativ neuen Eigenschaften oder Phänomene entstehen,
wenn viele gleichartige Elemente (Protein- oder DNS-Moleküle,
Polymerketten oder die Körner eines Granulats) in Wechselwirkung
miteinander treten. Hierbei bestehen wichtige Bezüge zu Anwendungen
beispielsweise in der Biotechnologie, wenn biologische Materie in
mikrofluidischen Kanälen untersucht wird. Das Verhalten von Emulsionen
in solchen Kanälen könnte zu neuartigen (bio-) chemischen Mikrochips
führen, bei denen jedes einzelne Tröpfchen gewissermaßen als
Reagenzglas fungiert.
Die Abteilung Bodenschatz beschäftigt sich mit den
Arbeitsgebieten Hydrodynamik, Nanobiotechnologie und der
Strukturbildung biologischer und physikalischer Systeme. So wird der
Teilchentransport in hoch entwickelten turbulenten Strömungen
untersucht, um beispielsweise besser zu verstehen, ob die Turbulenz
das Abregnen warmer Wolken beschleunigt. Weiterhin wird die
Selbstorganisation und Strukturbildung in der thermischen Konvektion
untersucht. Untersuchungen in biologischen Systemen behandeln den
bislang unverstandenen raumzeitlich chaotischen Zustand des
Herzflimmerns (eine der Haupttodesursachen in den westlichen
Industrienationen). Untersuchungen der intrazellulären Prozesse, die
zur Chemotaxis von Zellen führen, haben das Ziel, ein besseres
Verständnis des Immunsystems, der Wundheilung, der Ausbreitung von
Krebs und der Embryogenese zu erlangen.
Die von Prof. Geisel geleitete Abteilung
Nichtlineare Dynamik widmet sich der theoretischen Analyse und
mathematischen Modellierung komplexer dynamischer Systeme in der
belebten und unbelebten Natur. Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen zum
einen Dynamik und Selbstorganisation in neurobiologischen Systemen wie
z. B. Lernvorgänge und Signalverarbeitung in den neuronalen Netzwerken
der Großhirnrinde sowie die Dynamik kognitiver Prozesse
(Blickbewegungen, kognitive Robotik). Daneben befasst sich die
Abteilung mit anderen aktuellen Anwendungen der nichtlinearen Dynamik;
hierzu gehören insbesondere Transportprozesse in nanostrukturierten
Halbleitersystemen und die semiklassische Theorie chaotischer
Quantensysteme. Die theoretischen Arbeiten zur Dynamik neuronaler
Systeme werden ergänzt durch gemeinsame Projekte mit experimentellen
neurowissenschaftlichen Arbeitsgruppen im In- und Ausland.
In naher Zukunft wird das Institut einen Neubau
beziehen, der in unmittelbarer Nähe des Max-Planck-Instituts für
Biophysikalische Chemie entsteht. Von der Nachbarschaft zu den dort
angesiedelten, z.T. thematisch nah verwandten Aktivitäten erhofft sich
die Max-Planck-Gesellschaft wichtige Synergie-Effekte und
substantielle wissenschaftliche Impulse. |
