BMBF Collaborative Research Projects at the University of Bonn

Coordinator

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

Summary

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.

Duration

01.03.2023 - 28.02.2026

Website

Co-Coordinator

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

Summary

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.

Duration

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

Belle II: Suche nach Neuer Physik durch Präzisionsmessungen

Coordinator

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

Summary

Belle II is a particle physics experiment at the KEK research centre in Japan. The detector records collisions of electrons and positrons at an energy of 10.58 GeV at the SuperKEKB accelerator. At this energy, one particle, the Y(4S) meson, is produced, which decays into two further particles, so-called B mesons, immediately after production.

Duration

01.07.2021 - 30.06.2024

Website

Coordinator

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

Summary

The COMPASS experiment (NA58) at CERN is used to investigate the structure and spectroscopy of hadrons, in particular the spin structure of the nucleon, gluonic excitations of hadronic matter and hadrons with charm. In this funding period, the experimental focus is on the investigation of d-transversity by means of semi-inclusive scattering of high-energy muons by a transversely polarised deuteron target.
The experimental programme will be supplemented by intensive analyses in the field of the spectroscopy of light and strange mesons and the search for exotic states as well as in the field of the investigation of the transverse spin structure and the influence of the transverse momentum of the partons on their distribution functions.

Duration

01.07.2021 - 30.06.2024

Website

Coordinator

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

Summary

The ATLAS detector must be significantly upgraded for the high luminosity phase of the LHC (HL-LHC) from 2026 with 10 times the planned luminosity. For this purpose, the entire inner tracker (ITk) will be newly developed and built. It will consist of silicon microstrip and pixel detectors. Our group is developing and building large parts of the pixel detector in close collaboration with other German groups. The detector comprises five barrel layers (L0 to L4) and a large number of disks in the forward region. The three outer barrel layers (L2, L3, L4) are built by a consortium of Germany, France, Switzerland and CERN with support from Japan. Production takes place in production centres, the German production centre being the Detector Physics Research and Technology Centre in Bonn.

Duration

01.07.2021 - 30.06.2024

Website

Coordinator

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

Summary

Fortentwicklung des ATLAS-Experiments zum Einsatz am HL-LHC: Entwicklung und Bau des Pixeldetektors für das HL-LHC-Upgrade des ATLAS-Experiments
Koordinator

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

Summary

For the upgrade of the ATLAS detector for the high luminosity phase of the Large Hadron Collider (HL-LHC) at CERN, the experiment's track detector is being completely redesigned.
The working group at the Institute of Physics is developing the pixel detector, which is the innermost component of the track detector. Building on the many years of expertise of the ATLAS group in Bonn with the development and construction of pixel detectors, new concepts have been developed in the R&D phase to date, which pursue both conventional (hybrid pixels) and novel approaches (CMOS pixels). The focus is now on the construction of the pixel modules and the entire pixel detector. A substantial part of the pixel detector (large parts of the outer layers of the detector central area) will be built at the new Research and Technology Centre Detector Physics (FTD) at the University of Bonn. The numerous contributions of the Bonn group to the overall project include the development of readout chips, detector modules and supply concept as well as module and pixel detector construction at the FTD.

Duration

01.07.2021 - 30.06.2024

Website

Coordinator

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

Summary

Rising populations worldwide demand greater efforts to meet the resulting demand for food in a way that is as socially and environmentally compatible as possible, as well as sustainable. This is a major challenge, because not only in Germany is the proportion of land used for arable farming steadily decreasing, while at the same time the risk of crop failures during warm and dry summers is increasing, while the availability of fertilisers is decreasing or the costs for them are rising. However, it is greatly underestimated that the subsoil contains large reserves of water, carbon and nutrients. Plants cover 10-80% of their nutrient and water needs from the subsoil. Particularly in dry years or when there is a lack of nutrients, this could help to safeguard yields and increase productivity. So far, however, the subsoil has hardly been taken into account in management strategies. The aim of the Sustainable Subsoil Management (Soil3) project is to include the subsoil in management options. We assume that water and nutrient uptake from the subsoil can be increased if attractive options are created for the plant to invest in root growth in the subsoil. This can be achieved through different options such as reducing the physical resistance for the root, through hot spots of nutrients in the subsoil, or also through water storage in the subsoil when the topsoil dries out due to seasonal conditions. Within the Soil3 joint project, concrete tests are being carried out on how the total soil volume can be optimised for agricultural use. Different measures come into play here: a) in a combination of deep-rooting pre-cultures with technical developments, the soil chemical, physical and biological properties of the subsoil are to be improved for plant growth. Here, the subsoil is heterogenised with a trencher and organic material is introduced into the subsoil. In addition, b) an inventory and the analysis of metadata from the permanent trial sites and data from the soil condition survey will provide information on nutrient conditions in the subsoil.

Duration

01.10.2018 - 31.01.2025

Website⁶⁷⁷⁶

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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.

Duration

01.08.2021 - 31.07.2024

Website⁸⁹⁹⁹⁸

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Coordinator

Dr. Tina Beuchelt
Zentrum für Entwicklungsforschung
Genscherallee 3
53113 Bonn

Summary

Land management and the securing, use, control and governance of land-related natural resources is one of the key drivers for sustainable development in Africa. Sustainable land management should contribute to food security, adaptation of agriculture and forestry to climate change, nature and environmental protection, and be organized in a way that contributes to social justice. Since October 2022, the German Research Ministry (BMBF) is supporting four regional research and development (R&D) projects that will contribute to this aim.

INTERFACES is a support project that will support the BMBF-funded regional projects in their endeavor to drive change for sustainable land management in Sub-Saharan Africa. It will do so through impact-driven support activities which build on networking for the regional projects, science communication, social learning processes and capacity development, and by complementary transfer analyses that enable or facilitate the implementation as well as improve the relevance and outreach of the regional projects' research-based findings.

To achieve changes towards sustainable land management, a fundamental reorganization is needed across technological, economic, political, institutional and social factors, including paradigms, goals and values. Changes must be gender-responsive and socially inclusive, which means that implementation pathways for sustainable land management must be based on thorough gender and power analyses and lead to outcomes that benefit both women and men of different ethnicities, ages, classes, and income levels.

Therefore, INTERFACES has four work areas that together strengthen the integration, coherence and reach of the regional projects with regard to sustainable land management: 1. Knowledge synthesis through dialogues about future visions and theories of change for sustainable land management - together with the regional projects and actors from science, policy and practice, 2. Support of innovation and implementation processes by identifying change strategies to bridge knowledge-behaviour gaps, 3. Communication, networking and knowledge management and 4. Education, e.g. through the integration of teaching content into African and German graduate programs. The methods and results of the regional projects find their way into the training of project partners and students with regard to the training of future "change agents".

The outputs from INTERFACES are expected to include scientific and non-scientific publications, the promotion of transdisciplinary research and social learning approaches in order to produce research results that are relevant to practice, the strengthening of already existing networks on land management issues and linking them up with different African networks to further contribute to the implementation of the R&D results in the area of land management. Finally, INTERFACES will anchor implementation-oriented research in education and training.

Duration

01.10.2022 - 30.09.2026

Website

Coordinator

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

Summary

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.

Duration

01.07.2022 - 30.06.2025

Coordinator

Dr. Tina Beuchelt
Zentrum für Entwicklungsforschung
Genscherallee 3
53113 Bonn

Summary

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.

Duration

01.10.2022 - 30.09.2026

Website