Netzwerk
Die RWTH Aachen und das Forschungszentrum Jülich bringen in der Jülich Aachen Research Alliance (JARA) ihre komplementären Expertisen zusammen. Seit mehr als zehn Jahren schaffen die beiden Partner auf diese Weise ein Forschungsumfeld, das für die besten Köpfe attraktiv ist.
Die Jülich Aachen Research Alliance wurde über die gesamte Laufzeit der Exzellenzinitiative (2007–2017) aus Exzellenzmitteln des Bundes und der Länder in Höhe von 26,2 Mio. Euro gefördert. Auf diese Weise konnte die Zusammenarbeit in wichtigen Forschungsbereichen unterstützt und ausgebaut werden. Neben der Gründung neuer Sektionen konnten neue Strukturen wie JARA-Institute und JARA-Center etabliert werden, um die JARA-Kooperation zu intensivieren und nachhaltig zu festigen. Diese werden aus Mitteln von RWTH Aachen und Forschungszentrum Jülich, der beteiligten Institute sowie aus Drittmitteln finanziert.
Stand: 31.12.2018
| Berufungen | ||
| Gemeinsame Berufungen 1) | 63 |
| Veröffentlichungen | 2018 | |
| Veröffentlichungen von allen an JARA beteiligten Institutionen 2) | 2.667 | |
| Gemeinsame Veröffentlichungen | 1.040 |
Mit drei Sektionen startete die Kooperation 2007. Inzwischen sind es sechs Sektionen, die „Exzellenzkerne“ aus Universität und Großforschungseinrichtung verbinden. Hinzu kommen vier JARA-Institute – je zwei im Bereich von JARA-BRAIN und JARA-FIT – und das 2018 neu gegründete JARA Center for Simulation and Data Science (JARA-CSD).
Anlässlich der Einrichtung des JARA Center for Simulation and Data Science (JARA-CSD) luden die RWTH Aachen und das Forschungszentrum Jülich am 19. November 2018 zum JARA-Tag ein. Rechner- und Dateninfrastrukturen sowie Forschung in den Bereichen Simulation, Datenanalyse und Technologien des High Performance Computings werden im JARA-CSD an den beiden Standorten komplementär und synergetisch betrieben und ausgebaut. Das Center vereint und ergänzt erfolgreich etablierte Strukturen, wie das Center for Computational Engineering Science, den RWTH-Profilbereich Computational Science & Engineering oder die Sektion JARA-HPC.
Einen hohen Stellenwert hat die Nachwuchsqualifizierung in der integrierten School for Simulation and Data Science (SSD). Sowohl die wissenschaftlichen Aktivitäten der German Research School for Simulation Sciences (GRS) als auch die Graduiertenschule Aachen Institute for Advanced Study in Computational Engineering Science (AICES) gehen in der SSD auf.
Festkörperbatterien enthalten keine flüssigen Teile, die auslaufen oder in Brand geraten könnten. Sie gelten als daher deutlich sicherer, zuverlässiger und langlebiger als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Doch benötigen sie bislang relativ viel Zeit zum Laden, da der Kontakt und damit der Stromfluss zwischen den Komponenten nicht so gut ist wie bei Batterien mit flüssigen Elektrolyten. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um JARA-ENERGY-Mitglied Prof. Rüdiger A. Eichel haben ein neues Konzept für Festkörperbatterien vorgestellt, das den Ladevorgang beschleunigt. Der Trick: Alle Komponenten sind aus ähnlichen Materialien aufgebaut. Anode, Kathode und Elektrolyt wurden aus Phosphatverbindungen gefertigt, um Laderaten zu ermöglichen, die zehnmal höher liegen als die Werte, die bislang in der Fachliteratur angenommen wurden. Anwendungsfelder könnten Elektromobile der übernächsten Generation sein, aber auch die Medizintechnik oder der „Smart Home“-Bereich.
Was geschieht, wenn Zellen aufeinandertreffen und über Gruppen von Proteinen in der Zellmembran miteinander interagieren, ist äußerst schwer zu untersuchen. Wissenschaftlern um Prof. Andreas Offenhäusser, Mitglied von JARA-Soft, gelang es, ein System zu entwickeln, in dem sich solche Vorgänge kontrolliert beobachten lassen. Auf Glasplättchen brachten sie mittels Elektronenstrahllithografie feine Gitter aus Gold auf. In den einzelnen Quadraten befanden sich künstliche Membranen, die die Forscher mit neuronalen Adhäsionsmolekülen ausstatteten, mit Eiweißen also, an die sich Nervenzellen binden. Diese Konstrukte ließen die Forscher mit embryonalen Nervenzellen aus dem Hirn von Ratten zusammentreffen. Mit einem Verfahren namens Live-Cell-Imaging konnten sie nun verfolgen, wie sich die Hirnzellen anheften, ihre Form verändern und Nervenfortsätze bilden. Die Ergebnisse, die in der Fachzeitschrift „Nanoscale“ publiziert wurden, ermöglichen grundlegende Einsichten in biologische Vorgänge, können aber auch beispielsweise für die Entwicklung von Sensoren nützlich sein.
Prof. Markus Ternes forscht an Struktur und Dynamik atomarer und molekularer Modellsysteme. In dieser Nanowelt gelten die Gesetze unseres makroskopischen Alltags nicht mehr uneingeschränkt. Im Rahmen einer von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanzierten Heisenberg-Professur übernahm der Physiker im Mai 2018 das Lehr- und Forschungsgebiet Spin Engineering an der RWTH Aachen, zusätzlich forscht Ternes am Peter Grünberg Institut des Forschungszentrums Jülich. Für seine Untersuchungen benutzt er eine Kombination sogenannter Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskope. Eine ultrafeine Spitze fungiert als Sensor, um kleinste elektrische Ströme und mechanische Kräfte zwischen einzelnen Atomen und Molekülen zu messen und die Systeme zu beeinflussen. Dabei geht es darum, Plattformen zu finden, die sich für komplexe Quantensimulationen eignen. Ziel ist es, nicht nur die quantenmechanischen Wechselwirkungen zu verstehen, sondern diese auch zu nutzen, beispielsweise um die Leistung zukünftiger Quantenrechner zu steigern oder um neuartige Materialien zu entwickeln.
Jülicher Forscher des JARA-Instituts „Brain Structure-Function Relationships“ ermöglichen einen einzigartigen Blick auf Verknüpfungen im Gehirn. Synapsen sind im Gehirn Schlüsselelemente der Signalübertragung. In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universität Bochum haben die JARA-BRAINForscher um Prof. Joachim Lübke zum ersten Mal eine Synapse aus dem Temporallappen des Menschen quantitativ mit hochauflösenden digitalen elektronenmikroskopischen Bildern untersucht und detailliert beschrieben. Untersuchungen an 3-D-Modellen humaner Synapsen zeigten, dass es neben Gemeinsamkeiten auch deutliche Unterschiede zu synaptischen Strukturen im Tiermodell gibt. Dies gilt vor allem für die Größe und den strukturellen Aufbau sogenannter aktiver Zonen, an denen Botenstoffe (Neurotransmitter) freigesetzt werden. Auch die Anzahl und Verfügbarkeit synaptischer Vesikel, die die Botenstoffe enthalten, sind bei Mensch und Tier verschieden. Daten aus Tierexperimenten lassen sich nicht unbedingt 1:1 auf den Menschen übertragen, folgern die Wissenschaftler.
Neutrinos sind die wohl häufigsten Elementarteilchen im Weltall, doch nur sehr schwierig zu messen, da sie Materie einfach durchdringen. Ein Observatorium für solche Geisterteilchen ist seit 2007 Borexino, 1.400 Meter tief unter der Erdoberfläche im Gran-Sasso-Massiv bei Rom. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Borexino-Kollaboration haben 2018 die bisher umfassendste Analyse von Neutrinos aus der Kernfusion in der Sonne im Fachmagazin „Nature“ veröffentlicht. Anhand dieser Daten lassen sich wichtige Aussagen über die Prozesse im Inneren der Sonne machen. Auch die Eigenschaften der Neutrinos selbst konnten untersucht werden. Prof. Livia Ludhova, eine der beiden wissenschaftlichen Koordinatoren von Borexino, Mitglied von JARA-FAME und Leiterin der Neutrino-Gruppe des Jülicher Instituts für Kernphysik: „Unsere Daten liefern damit den bisher besten direkten Einblick in das Geschehen im Inneren der Sonne. Einen großen Anteil daran hatten Nachwuchswissenschaftler des Instituts für Kernphysik: Sie rechneten Tausende von Datenanpassungen mit den Jülicher Supercomputern.“
FOTOS: Borexino Collaboration, Forschungszentrum Jülich, Forschungszentrum Jülich/Sascha Kreklau
