BMBF-Verbundprojekte der Universität Bonn

Koordinator

Prof. Dr. Alf Lamprecht
Pharmazeutisches Institut
Gerhard-Domagk-Str. 3
53121 Bonn 

Zusammenfassung

Adipositas und Fettstoffwechselerkrankungen sind bedeutende Faktoren bei der Entstehung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Diabetes, psychischen Krankheiten und sozialer Isolation. Es bedarf daher effektiver Arzneimittel, die zielgerichtet den Fettabbau unterstützen. Bislang verfügbare Medikamente weisen jedoch starke Nebenwirkungen oder unzureichende Wirksamkeit auf und erlauben keine zielgerichtete lokale Therapie, sondern wirken immer auf den gesamten Organismus. Die Umwandlung von weißem Fett, das Energie speichert in beiges Fett, das die gespeicherte Energie in Wärme umwandelt, wird als „beiging“ bezeichnet und stellt ein neues Konzept zur Therapie metabolischer Erkrankungen und der Fettreduktion dar. Die Antragsteller konnten bereits zeigen, dass „beiging“ von Fettgewebe durch eine lokale Applikation entsprechender Wirkstoffe auf die Haut erreicht werden kann. Ziel im Projekt ist die Validierung eines auf die Haut aufzubringenden Wirkstoffträgers, um „beiging“ des Unterhautfettgewebes zu erzielen. Die bisherigen Daten aus Gewebe- und Tiermodellen sollen jetzt in einer klinischen Studie die Bestätigung der Wirksamkeit zur lokalen Fettreduktion an Patienten erbringen. Nach erfolgreicher Validierung soll eine Firmenausgründung erfolgen.

Laufzeit

01.03.2023 - 28.02.2026

Website

Ko-Koordinator

Prof. Dr. Achim Hörauf
University Hospital Bonn
Venusberg-Campus 1
53127 Bonn

Zusammenfassung

TAKeOFF consortium brings together international experts (from five research institutions) in filarial infections. This collaboration is aimed at tackling the obstacles to fight filariasis and podoconiosis diseases, hence the acronym TAKeOFF. Filariasis is one of the neglected tropical diseases (NTD) caused byfilarial nematodes and more than 200 million people are parasitized world-wide. To address the filariasis and podoconiosis diseases, this consortium was established to provide both innovative treatment and morbidity management strategies which are of utmost importance in improving the care of patients, reducing suffering; and the prevention of morbidity, stigmatization and economic losses. Towards the advancement of the GPELF goals, this consortium seeks to establish a filarial clinical trial and research platform (F-CuRE) to address patient needs.

Laufzeit

01.03.2023 - 29.02.2028

Website

Koordinator

Prof. Dr. Ralf Pude
Nachhaltigkeitscampus Klein-Altendorf (CKA)
Klein-Altendorf 2
53359 Rheinbach

Zusammenfassung

In START wird die zukünftige, autarke und nachhaltige Pflanzenproduktion in geschlossenen Deep Water Culture-Systemen untersucht. Ziel ist es, zu zeigen, dass es mit modernen technologischen Lösungen eine energieautarke regional angepasste Produktion mit hochwertigen Lebensmitteln geben kann. Langfristig soll so auch die Ernährungslage in Hinblick auf die Mikronährstoffversorgung in westafrikanischen Ländern verbessert werden.

Laufzeit

01.04.2023 - 31.03.2027

Website

Koordinator

Prof. Dr. Stefan Wrobel
Institut für Informatik
Friedrich-Hirzebruch-Allee 5
53115 Bonn

Zusammenfassung

Das primäre Ziel des WestAI-Servicezentrums liegt in der Bereitstellung von innovativen Diensten für die Nutzung von KI-Technologien. Dazu bietet das KI-Servicezentrum eine Vielzahl von Services an wie beispielsweise der einfache Zugang zu skalierbaren KI-Rechnerinfrastrukturen, Beratungsdienstleistungen
für den erfolgreichen Einsatz von KI in Wissenschaftsorganisationen und Unternehmen, Weiterbildungsangebote und der Zugang zu KI-basierten Modellen und Software-Bibliotheken.

Laufzeit

01.11.2022 - 31.12.2025

Website

Koordinator

Prof. Dr. Florian Bernlochner
Physikalisches Institut
Nussallee 12
53115 Bonn

Zusammenfassung

Belle II ist ein Teilchenphysikexperiment am Forschungszentrum KEK in Japan. Der Detektor zeichnet Kollisionen von Elektronen und Positronen bei einer Energie von 10,58 GeV am SuperKEKB-Beschleuniger auf. Bei dieser Energie wird ein Teilchen, das Y(4S)-Meson, erzeugt, das direkt nach der Produktion in zwei weitere Teilchen, sog. B-Mesonen, zerfällt.

Laufzeit

01.07.2021 - 30.06.2024

Website

Koordinator

Prof. Dr. Reinhard Beck
Physikalisches Institut
Nussallee 12
53115 Bonn

Zusammenfassung

Das COMPASS Experiment (NA58) am CERN dient Untersuchungen zur Struktur und Spektroskopie von Hadronen, insbesondere der Spinstruktur des Nukleons, gluonischer Anregungen hadronischer Materie und Hadronen mit Charm. In dieser Förderperiode steht experimentell die Untersuchung der d-Transversity mittels semi-inklusiver Streuung hochenergetischer Muonen an einem transversal polarisierten
Deuteron Target im Mittelpunkt. Ergänzt wird das experimentelle Programm durch intensive Analysen im Bereich der Spektroskopie leichter
und seltsamer Mesonen sowie der Suche nach exotischen Zuständen ebenso wie im Bereich der Untersuchung der transversalen Spinstruktur und des Einflusses des Transversalimpulses der Partonen auf ihre Verteilungsfunktionen.

Laufzeit

01.07.2021 - 30.06.2024

Website

Koordinator

Prof. Dr. Klaus Desch
Physikalisches Institut
Nussallee 12
53115 Bonn

Zusammenfassung

Der ATLAS-Detektor muss für die Hochluminositäts-Phase des LHC (HL-LHC) ab 2026 mit 10-facher geplanter Luminosität wesentlich ausgebaut werden. Dazu wird der gesamte innere Spurdetektor (Inner Tracker, ‚ITk‘) neu entwickelt und gebaut. Er wird aus Silizium-Mikrostreifen- und Pixeldetektoren bestehen. Unsere Arbeitsgruppe entwickelt und baut große Anteile des Pixeldetektors in enger Zusammenarbeit mit anderen deutschen Gruppen. Der Detektor umfasst fünf Barrel-Lagen (L0 bis L4) und eine Vielzahl von Disks im Vorwärtsbereich. Die drei äußeren Barrel-Lagen (L2, L3, L4) werden von einem Konsortium aus Deutschland, Frankreich, Schweiz und CERN mit Unterstützung von Japan gebaut. Die Produktion erfolgt in Produktionszentren, das deutsche Produktionszentrum ist das Forschungs- und Technologiezentrum Detektorphysik in Bonn

Laufzeit

01.07.2021 - 30.06.2024

Website

Koordinator

Prof. Dr. Jochen Dingfelder
Physikalisches Institut
Nussallee 12
53115 Bonn

Zusammenfassung

Für das Upgrade des ATLAS-Detektors für die Hochluminositätsphase des Large Hadron Collider (HL-LHC) am CERN wird der Spurdetektor des Experiments völlig neu konzipiert.
Die AG am Physikalischen Institut entwickelt hierbei den Pixeldetektor, der die innerste Komponente des Spurdetektors darstellt. Aufbauend auf der langjährigen Expertise der Bonner ATLAS-Gruppe mit Entwicklung und Bau von Pixeldetektoren wurden in der bisherigen F&E-Phase neue Konzepte entwickelt, die sowohl konventionelle (hybride Pixel) als auch neuartige Ansätze (CMOS-Pixel) verfolgen. Der Fokus liegt nun auf dem Bau der Pixelmodule sowie des gesamten Pixeldetektors. Ein wesentlicher Teil des Pixeldetektors (große Teile der äußeren Lagen des Detektor-Zentralbereichs) wird am neuen Forschungs- und Technologiezentrum Detektorphysik (FTD) der Universität Bonn gebaut werden. Die zahlreichen Beiträge der Bonner Gruppe zum Gesamtprojekt umfassen die Entwicklung von Auslesechips, Detektormodulen und Versorungskonzepts sowie den Modul und Pixeldetektorbau am FTD.

Laufzeit

01.07.2021 - 30.06.2024

Website⁵⁵⁵⁴

Koordinator

Prof. Dr. Stefan Linden
Physikalisches Institut
Nussallee 12
53115 Bonn

Zusammenfassung

Kernpunkte der Forschungsziele des QR.X-Verbundes sind die Entwicklung von optimierten Hardware-Komponenten für Quantennetzwerk-Knoten, die Einrichtung von Faser-Teststrecken und die Demonstration einer elementaren Quantenrepeater-Strecke. Im Teilvorhaben Faserresonatoren für ionenbasierte Quantenspeicher sollen Faserresonatoren für ionenbasierte Quantenspeicher als effizientes Spin-Photon-Interface entwickelt werden. Insbesondere soll eine Ionenfalle realisiert werden, die mehrere Ionen speichern und an einen oder mehrere Faserresonatoren koppelt. Weiterhin sollen durch das Aufbringen von metallischen Mikrostrukturen auf den Faserspiegeln zusätzliche Funktionalitäten, wie etwa direkte Integration der Ionenfallen-Elektroden, bereitgestellt werden.

Laufzeit

01.08.2021 - 31.07.2024

Website

Koordinatorin:

Dr. Tina Beuchelt
Zentrum für Entwicklungsforschung
Genscherallee 3
53113 Bonn

Zusammenfassung

Landmanagement und die Sicherung, Nutzung, Kontrolle und Verwaltung landbezogener natürlicher Ressourcen ist einer der wichtigsten Treiber für nachhaltige Entwicklung in Afrika. Eine nachhaltige Landbewirtschaftung soll zur Ernährungssicherung, zur Anpassung der Land- und Forstwirtschaft an den Klimawandel und zum Natur- und Umweltschutz beitragen und so gestaltet werden, dass sie zu sozialer Gerechtigkeit beiträgt. Ab Oktober 2022 fördert das Bundesforschungsministerium (BMBF) vier regionale Forschungs- und Entwicklungs(F&E)-Vorhaben, die zu diesem Ziel beitragen.

INTERFACES ist ein Begleitvorhaben, das die vom BMBF geförderten Regionalvorhaben in ihrem Bestreben, den Wandel für eine nachhaltige Landbewirtschaftung in Subsahara-Afrika voranzutreiben, unterstützen wird. Dies geschieht durch wirkungsorientierte Serviceaktivitäten, aufbauend auf die Vernetzung der Regionalvorhaben, Wissenschaftskommunikation, gesellschaftliche Lernprozesse und Kapazitätsentwicklung, sowie durch ergänzende Transferanalysen, die die Umsetzung ermöglichen oder erleichtern und die Relevanz und Reichweite forschungsbasierter Erkenntnisse der Regionalvorhaben verbessern.

Um den transformativen Wandel hin zu einem nachhaltigen Landmanagement zu erreichen, bedarf es einer grundlegenden Umstrukturierung technologischer, wirtschaftlicher, politischer, institutioneller und sozialer Rahmenbedingungen, einschließlich der entsprechenden Paradigmen, Ziele und Werte. Veränderungen müssen geschlechtergerecht und inklusiv für alle gesellschaftlichen Schichten sein. Dies bedeutet, dass Umsetzungspfade für eine nachhaltige Landbewirtschaftung auf fundierten Geschlechter- und Machtanalysen basieren und zu Ergebnissen führen müssen, die sowohl Frauen als auch Männern unterschiedlicher Ethnien, Altersgruppen, Klassen und Einkommensniveaus zu Gute kommen.

INTERFACES hat vier Arbeitsbereiche, die zusammen die Integration, Kohärenz und Reichweite der Regionalvorhaben im Hinblick auf nachhaltiges Landmanagement stärken: 1. Wissenssynthese durch Dialoge über Zukunftsvisionen und Veränderungstheorien für nachhaltiges Landmanagement – gemeinsam mit den Regionalvorhaben und Akteuren aus Wissenschaft, Politik und Praxis, 2. Unterstützung von Innovations- und Umsetzungsprozessen durch die Identifizierung von Veränderungsstrategien zur Überbrückung von Wissen-Verhalten-Lücken, 3. Kommunikation, Vernetzung und Wissensmanagement, sowie 4. Ausbildung, z.B. durch die Integration von Lehrinhalten in afrikanische und deutsche Graduiertenprogramme. Die Methoden und Ergebnisse der Regionalvorhaben finden Eingang in das Training von Projektpartnern und Studierenden im Hinblick auf die Ausbildung zukünftiger „Change Agents“.

Zu den erwarteten Ergebnissen von INTERFACES gehören wissenschaftliche und nicht-wissenschaftliche Publikationen, die Förderung transdisziplinärer Forschung und sozialer Lernansätze zur Erzielung praxisrelevanter Forschungsergebnisse, die Stärkung bereits bestehender Netzwerke zu Fragen des Landmanagements und deren Vernetzung mit verschiedenen afrikanischen Netzwerken, um weiter zur Umsetzung der F&E-Ergebnisse im Bereich Landmanagement beizutragen. Außerdem wird INTERFACES umsetzungsorientierte Forschung in der Aus- und Weiterbildung verankern.

Laufzeit

01.10.2022 - 30.09.2026

Website

Koordinator

Prof. Dr. Simon Stellmer
Physikalisches Institut
Nussallee 10
53115 Bonn

Zusammenfassung

Als Quellen der atomaren Quantensysteme kommen jedoch häufig Öfen zum Einsatz, die bei hohen Temperaturen und Drücken betrieben werden und sich in unmittelbarer Nähe der abzuschirmenden Quantensysteme befindenDies führt unvermeidbar zu Aufheizung, Dekohärenz aufgrund der höheren Hintergrundgasdrücke und zur Kontaminierung der Oberflächen in der Nähe der Quelle.

Das QuantumGuide-Projekt zielt darauf ab, durch die Entwicklung eines Hohlfaser-basierten Transportsystems für kalte Atome, dieses Problem zu lösen. Ziel ist es, eine möglichst flexible und weitgehende Trennung der atomaren Quelle von dem Anwendungsgebiet zu erreichen. Die Atome werden hierzu in einer Quellenapparatur freigesetzt, mittels Laserstrahlung gekühlt und gefangen und sodann in eine photonische Hohlfaser (hollow-core photonic crystal fiber, HCPCF) mittels Laserstrahlung geladen. Durch diese Faser werden die Atome dann zu ihrem Anwendungs-bereich transportiert - analog zur Übertragung von Lichtfeldern durch Lichtleitfasern.

Laufzeit

01.07.2022 - 30.06.2025

Website

Koordinator

Prof. Dr. Wulf Amelung
INRES - Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz
Bereich Bodenkunde
Nussallee 13
53115 Bonn

Zusammenfassung

Weltweit steigende Bevölkerungszahlen verlangen größere Anstrengungen, um den daraus resultierenden Bedarf an Nahrungsmitteln möglichst sozial- und umweltverträglich sowie nachhaltig zu decken. Dies ist eine große Herausforderung, denn nicht nur in Deutschland nehmen die Flächenanteile für den Ackerbau stetig ab, gleichzeitig steigt das Risiko von Ernteausfällen bei warmen und trockenen Sommern, während die Verfügbarkeit von Düngemitteln abnimmt bzw. die Kosten hierfür ansteigen. Stark unterschätzt wird aber, dass im Unterboden große Vorräte an Wasser, Kohlenstoff und Nährstoffen liegen. Pflanzen decken zu 10-80% ihren Bedarf an Nährstoffen und Wasser aus dem Unterboden. Gerade in trockenen Jahren oder unter Nährstoffmangel könnte dieser zur Ertragssicherung und zur Steigerung der Produktivität beitragen. Bislang wurde allerdings der Unterboden in Managementstrategien kaum berücksichtigt. Ziel des Projektes Sustainable Subsoil Management (Soil³) ist es, den Unterboden in Managementoptionen einzubeziehen. Wir gehen davon aus, dass die Wasser- und Nährstoffaufnahme aus dem Unterboden gesteigert werden kann, wenn attraktive Optionen für die Pflanze geschaffen werden, um in Wurzelwachstum im Unterboden zu investieren. Dies kann durch unterschiedliche Optionen wie der Verringerung des physikalischen Widerstandes für die Wurzel, durch Hot Spots an Nährstoffen im Unterboden, oder aber auch durch Wasserspeicherung im Unterboden gelingen, wenn der Oberboden durch saisonale Gegebenheiten austrocknet. Innerhalb des Verbundprojektes Soil³ wird konkret getestet, wie das gesamte Bodenvolumen für die agrarische Nutzung optimiert werden kann. Unterschiedliche Maßnahmen kommen hier zum Tragen: a) in einer Kombination von tiefwurzelnden Vorkulturen mit technischen Entwicklungen sollen die bodenchemischen, physikalischen und biologischen Eigenschaften des Unterbodens für das Pflanzenwachstum verbessert werden. Hierbei wird der Unterboden mit einer Grabenfräse heterogenisiert und organisches Material wird in den Unterboden eingebracht. Daneben soll b) eine Inventur und die Analyse von Metadaten aus den Dauerversuchsstandorten und Daten der Bodenzustandserhebung Aufschluss über Nährstoffzustände im Unterboden geben.

Laufzeit:

01.10.2018 - 31.01.2025

Website⁷⁷⁶

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Koordinator:

Prof. Dr. Dieter Meschede
Institut für Angewandte Physik
Wegeler Str. 8
53115 Bonn

Zusammenfassung:

 In the course of digitalisation, data security and verifiably secure communication are continuously gaining in importance. Currently, encryption methods are used for this purpose whose security is largely based on the performance of today's computers. Should a much more powerful computer, such as a quantum computer, become available one day, these procedures could become useless. Data transmitted today may also be affected if it is stored and decrypted with future generations of computers. It is therefore urgent to research alternative cryptographic procedures and communication technologies and to examine their possible uses in various application scenarios. 

 Quantum communication offers a promising approach to solving this problem, which is based on the fundamental principles of quantum physics. Quantum states are used for key distribution, which can neither be copied nor read due to fundamental physical laws. The security of quantum communication is therefore not guaranteed by algorithmic methods - this is a paradigm shift in data and message encryption. However, the implementation of the first quantum communication links with conventional optical fibres is currently coming up against technological limits: The transmission of quantum information with light particles (photons) results in unavoidable line losses, which limits transmission distances to less than 100 km. To overcome this limit without safety restrictions, the development of so-called quantum repeaters is necessary. These are special quantum-physical signal processors that do not destroy the quantum state of the photons. This makes it possible to transmit signals over far more than 100 km with the widespread fibre optic technology.

A quantum repeater connects two or more point-to-point links using quantum memories and simple quantum information processing. The joint project Q.Link.X "Quantum Link Extension" aims to realise quantum repeaters for the first time. These are based on three different technical platforms. These are so-called quantum dot and diamond colour centre systems as well as a combination of atomic and ionic systems, whose performance is to be tested on test tracks. Based on a common transmission protocol, the advantages of the respective systems are to be compared with each other, thus creating the basis for a hybrid quantum repeater. In addition, the connection to optical fibres with the technically common transmission wavelengths will be analysed and theoretical foundations for future quantum communication systems will be developed.

In Q.Link.X, not only individual components of a quantum repeater are to be researched and developed for the first time. Instead, complete and far-reaching communication links based on different technology platforms are planned. The analysis of the results in a roadmap paves the way to a scalable quantum repeater that combines all the advantages of the different technologies in the future. An important focus is on feasibility from an industrial and engineering perspective. The exploitation of the results in Germany is ensured by the planned patents and spin-off efforts of the consortium. The project will thus create the scientific and economic prerequisites for future quantum ICT systems in Germany.

Laufzeit

01.08.2021 - 31.07.2024

Website