Den verblüffenden Strömungseigenschaften des Blutes auf der Spur

Optimale Geometrien zu finden, die es erlauben, kleinste Flüssigkeitsmengen in mikro- und nanostrukturierten Kanalsystemen auf einem Chip möglichst „naturgetreu“ zu bewegen, ist das Ziel eines am Augsburger Kompetenzzentrum für Innovative Technologien (ACIT) laufenden mathematisch-physikalischen Gemeinschaftsprojekts, das im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms SPP 1253 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft jetzt für weitere drei Jahre gefördert wird.

Übergreifendes Thema des 2006 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft eingerichteten Schwerpunktprogramms SPP1253 sind mathematische Optimierungsverfahren mittels partieller Differentialgleichungen. In dem Teilprojekt der beiden Augsburger Forschungsgruppen von Prof. Dr. Ronald H. W. Hoppe (Lehrstuhl für Angewandte Analysis mit Schwerpunkt Numerik) und von Prof. Dr. Achim Wixforth und Dr. Thomas Franke (Lehrstuhl für Experimentalphysik I mit Schwerpunkt Materialwissenschaften) werden solche Optimierungsverfahren auf so genannte Biochips angewandt.

Kleinste Flüssigkeitsmengen in nanostrukturierten Kanalsystemen

Es sollen optimale Geometrien gefunden werden, um kleinste Flüssigkeitsmengen in mikro- und nanostrukturierten Kanalsystemen auf einem Chip möglichst „naturgetreu“ zu bewegen. In diesen Kanälen wird dann das Strömungsverhalten von kleinen deformierbaren Teilchen, so genannten Vesikeln studiert um u. a. Einblicke in den Blutfluss lebender Organismen zu erhalten und den verblüffenden Strömungseigenschaften des „ganz besonderen Saftes“ Blut auf die Spur zu kommen.

Gemeinsam bearbeitet wird dieses hochgradig interdisziplinäre Projekt von den beiden Physik-Doktoranden Susanne Braunmüller und Lothar Schmid und ihrem Kollegen Christopher Linsenmann aus der Mathematik.

Erfolgreich abgeschlossene erste Antragsphase

Grundlage für die Weiterbewilligung war die enge und erfolgreiche Zusammenarbeit der beiden Forschergruppen Hoppe und Wixforth in der ersten Antragsphase, in der geeignete Kanalgeometrien, akustisch angetriebene, integrierte Nanopumpen und druckgesteuerte Miniventile im Mittelpunkt des Forschungsinteresses standen. Hier war es bereits gelungen, einige Teilkomponenten der Biochips zu modellieren und zu optimieren.

ACIT: Bündelung zukunftsorientierter Forschungen in Mathematik, Physik und Informatik

Organisatorischer Rahmen dieser engen und erfolgreichen Kooperation zwischen Augsburger Physikern und Mathematikern ist das Augsburg Center for Innovative Technologies (ACIT). In dieser Einrichtung bündelt die Universität Augsburg die zukunftsorientierten Aktivitäten in Mathematik, Physik und Informatik. Schwerpunkt des ACIT ist die Förderung der interdisziplinären Forschung an den Schnittstellen von Angewandter und grundlegender Materialwissenschaft einerseits und Angewandter Informatik andererseits sowie die Bearbeitung der aus diesen gemeinsamen Forschungen resultierenden interdisziplinären Fragestellungen.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Ronald H. W. Hoppe
Lehrstuhl für Angewandte Analysis mit Schwerpunkt Numerik
Telefon +49(0)821-598-2194
hoppe@math.uni-augsburg.de
Prof. Dr. Achim Wixforth
Lehrstuhl für Experimentalphysik I
Telefon +49(0)821-598-3300
achim.wixforth@physik.uni-augsburg.de