Institute und Experten

Eukaryotische prä-mRNA enthält nichtkodierende Regionen (Introns), welche entfernt werden müssen, bevor die mRNA in der Proteinbiosynthese verwendet werden kann. Dieses sogenannte Spleißen wird im Zellkern durch das Spleißosom katalysiert, eine molekulare Maschine hoher Komplexität und Dynamik, die aus zahlreichen Protein- und RNA-Komponenten besteht und auf jedem zu entfernenden Intron jeweils neu gebildet wird. Untersucht werden die Struktur und Funktion des katalytischen Arbeitszyklus des Spleißosoms mit biochemischen, molekularbiologischen, genetischen sowie strukturbiologischen Methoden.

Durch Nanostrukturierung erhält Silizium eine deutlich verringerte Wärmeleitfähigkeit. Potenziell ist damit eine Erhöhung der thermoelektrischen Effizienz des Materials denkbar, sodass es für die Umwandlung von Wärme in Strom genutzt werden könnte.  Es wurden deshalb Schichten aus porösem Silizium hergestellt und diese auf ihre thermoelektrischen Eigenschaften hin untersucht. Es zeigt sich, dass die Wärmeleitfähigkeit durch die Nanostrukturierung zwar deutlich verringert wird, aufgrund von konkurrierenden Effekten aber dennoch nur maßvolle Effizienzsteigerungen möglich sind.

Der Miniemulsionsprozess erlaubt in modularer Herangehensweise die Bildung von funktionalisierten Nanopartikeln und die Verkapselung eines festen oder flüssigen, eines anorganischen oder organischen, eines hydrophoben oder hydrophilen Materials in einer Polymerschale. Dabei können verschiedenste Materialien von organischen und anorganischen Pigmenten, festen Nanopartikeln bis hin zu hydrophilen sowie hydrophoben Flüssigkeiten wie z. B. Vitaminen, Medikamenten oder Photoinitiatoren verkapselt und gezielt freigesetzt werden. Eine Funktionalisierung der Nanopartikel ist einfach erreichbar.

Forscherinnen und Forscher träumen schon lange davon, Molekülen bei jenen Prozessen zuzusehen, die für die Entstehung neuer Materialien wichtig sind. Um solche Vorgänge wie Rotation, Translation oder Reaktion der Einzelmoleküle auf molekularer Ebene zu beobachten, sind jedoch Verfahren mit hohem zeitlichem und räumlichem Auflösungsvermögen nötig, d. h. auf einer Zeitskala von Femtosekunden und einer Längenskala im Nanometerbereich.

Roboter nehmen Informationen aus ihrer Umgebung auf, verarbeiten und nutzen diese, um autonom Aufgaben zu erfüllen. Eine große Herausforderung besteht in der Zusammenarbeit von Menschen und Robotern im Alltagsleben. Um diese Vision zu realisieren, müssen Design und Steuerung auf die Bedürfnisse von Menschen und die Interaktion mit ihnen abgestimmt werden. Geleitet von diesen Prinzipien liegt das Ziel der Wissenschaftler darin, halb-autonome Robotersysteme (shared control scenario) zu realisieren, welche – von Menschen angeleitet – in der Lage sind, begrenzte Aufgaben selbständig zu übernehmen.