SFB 1552:
Defekte und Defektkontrolle in weicher Materie
Fachliche Zuordnung
Chemie
Biologie
Physik
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465145163
"Defect Engineering" ist ein etablierter Begriff und Ansatz in der Festkörperforschung, vor allem im Zusammenhang mit elektronischen, mechanischen und optischen Eigenschaften anorganischer Halbleiter. Im Gegensatz dazu ist das Potenzial der Defektkontrolle in weicher Materie mit ihrer inhärent reichhaltigen Freien Energielandschaft und Strukturvielfalt noch nicht umfassend erforscht. Während Strategien zur Herstellung und Funktionalisierung defektfreier, wohldefinierter polymerer und kolloidaler Strukturen in der Vergangenheit viel Aufmerksamkeit erregt haben, sind Versuche, Defekte in weicher Materie zu klassifizieren, zu bewerten und zu kontrollieren, bislang selten. Das Ziel des vorgeschlagenen Sonderforschungsbereichs (SFB) ist es, dieses Paradigma zu verschieben. Dazu wollen wir den Einfluss von Defekten auf Struktur, Dynamik und Eigenschaften polymerer, kolloidaler und amphiphiler Systeme verstehen und darauf aufbauen umfassende Strategien entwickeln, um die Defektbildung zu kontrollieren und so Defektstruktur(en), Konzentration und zeitliche Entwicklung maßzuschneidern. Basierend darauf wollen wir (1) ein grundlegendes Verständnis des Zusammenspiels zwischen Defekten und der Adaptivität und Resilienz dynamischer Systeme weicher Materie etablieren (2) die Entwicklung von Funktionseinheiten ermöglichen in denen Defekte die Funktionsgeber sind, z.B. durch Steuerung des Transports von Materie oder Ladungen. Zu diesem Zweck schlagen wir eine Defekt-Klassifizierung in topologische Defekte, Konnektivitätsdefekte und Dotierungsdefekter vor. Die Auswirkungen dieser Art von Defekten in weicher Materie sollen im vorgeschlagenen Forschungsvorhaben durch Synergie von Experiment und Theorie systematisch erfasst werden. Experimentell erfordert die Untersuchung der verschiedenen Defekttypen nicht nur umfassendes synthetisches Know-how, sondern auch spezialisierte analytische Methoden. Wir werden in unserem Verbundvorhaben ein breites Spektrum weicher Materie abdecken, von flexiblen Polymeren über Blockcopolymere und Amphiphile bis hin zu Kolloiden und Biomolekülen. Wir werden hierbei sowohl klassische als auch spezielle Eigenschaften weicher Materie in den Fokus nehmen und hierfür grundlegende Wirk-Prinzipien für die Anwesenheit verschiedener Formen von Defekten zu finden, etwa bzgl. Der makroskopischen Elastizität, Viskoelastizität und mikroskopischer Permeabilität als auch bspw. Bzgl. Der elektrooptischen Aktivität polymer- und kolloidbasierter Funktionseinheiten. In einem weiteren Schritt werden aktive supramolekulare Materialien synthetischen und biologischen Ursprungs im Hinblick auf die kontrollierbare Induktion und Eliminierung von Defekten untersucht.
DFG-Verfahren
Sonderforschungsbereiche
Laufende Projekte
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A01 - Echtzeit-Beobachtung von nanoskaligen Soft-Matter Defekten
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Budker, Ph.D., Dmitry
;
Ermakova, Anna
)
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A02 - Kontrolle hybrider Molekül/Magnet Grenzflächen durch Defektengineering
(Teilprojektleiterin
Wittmann, Angela
)
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A04 - Energieübertragung zu maßgeschneiderten organischen Farbstoffen zur Verhinderung des Trapping von Ladungsträgern
(Teilprojektleiter
Blom, Paul
)
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A05 - Wasserstofferzeugung durch sichtbares Licht mit maßgeschneiderten Photokatalysator-dotierten Mizellen in Wasser
(Teilprojektleiter
Kerzig, Christoph
)
-
A06 - Supramolekulare Multikomponenten-Copolymerisation für kontrollierte Defektentwicklung
(Teilprojektleiterin
Dhiman, Ph.D., Shikha
)
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B01 - Erhöhte Mobilität in supramolekularen Polymernetzwerken durch Konnektivitätsdefekte
(Teilprojektleiter
Nikoubashman, Arash
;
Seiffert, Ph.D., Sebastian
)
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B02 - Molekulare Defekt-regulierte 1D-Supramolekularpolymer- und Hydrogelbildung unter Verwendung von Multidomänen-Peptiden
(Teilprojektleiter
Besenius, Pol
)
-
B03 - Homeostatisches Systemverhalten zur Entwicklung von Widerstandsfähigkeit gegen Defekte
(Teilprojektleiter
Besenius, Pol
;
Walther, Andreas
)
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B04 - Organisation von Wasserkonnektivitätsdefekten im Nanomaßstab an Proteinen und Proteingrenzflächen
(Teilprojektleiter
Czodrowski, Paul
;
Stelzl, Lukas
)
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C01 - Einfluss kolloider Defekte auf die Bildung von Strukturen aus membranbildenden Amphiphilen und amphiphilen Blockcopolymeren
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Bleul, Regina
;
Maskos, Michael
)
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C02 - Manipulation von Defekten mit Defekten in Block-Copolymer-basierten Materialen
(Teilprojektleiterin
Schmid, Friederike
)
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C03 - Dynamische Defektheilung in enzymatischen Reaktionsnetzwerken zur Entwicklung autonomer rekonfigurierbarer ATP-betriebener Nichtgleichgewichts-Mehrkomponentensysteme
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Gerber, Ph.D., Susanne
;
Walther, Andreas
)
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C04 - Defekte in Lipidmembranen und deren Auswirkungen auf Funktion, Struktur und Aktivität verstehen und kontrollieren
(Teilprojektleiter
Schneider, Dirk
;
Wahl, Johannes M.
)
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C05 - Topologische Defekte in aktiven Brownschen Ellipsoiden
(Teilprojektleiter
te Vrugt, Michael
)
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Q01 - Interdisziplinäre Sensorik und Spektroskopie
(Teilprojektleiter
Budker, Ph.D., Dmitry
;
Ulbricht, Ronald
)
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Q02 - Optische Hochauflösungsbildgebung in Systemen weicher Materie
(Teilprojektleiterin
Liu, Xiaomin
)
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Q03 - Dynamische Informationen durch Röntgenstreuung
(Teilprojektleiterin
Amann-Winkel, Ph.D., Katrin
)
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Z01 - Administration und Koordination
(Teilprojektleiter
Seiffert, Ph.D., Sebastian
)
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Z02 - Integriertes Graduiertenkolleg “Defects to Effects Engineering in Materials Sciences”
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Amann-Winkel, Ph.D., Katrin
;
Besenius, Pol
)