Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

DFG bewilligt Verlängerung für Sonderforschungsbereich 716 - Die Teilchen tanzen weiter

17.11.2010
Erfolg für die Uni Stuttgart: Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat am 16. November grünes Licht für die Weiterförderung des Sonderforschungsbereichs (SFB) 716 „Dynamische Simulation von Systemen mit großen Teilchenzahlen“ in einer zweiten Phase von 2011 bis 2014 gegeben. Der Förderumfang beträgt rund zwei Millionen Euro jährlich.

„Mit ihrer Entscheidung honoriert die DFG einerseits die Exzellenz der Stuttgarter Naturwissenschaften, zum anderen aber insbesondere auch die international herausragende Stellung der Universität Stuttgart auf dem Gebiet der Simulationstechnologien und Visualisierung sowie deren hervorragende Ausstattung und Know-how im Bereich des Höchstleistungsrechnens“, so Uni-Rektor Prof. Wolfram Ressel.

Ziel des im Jahr 2007 angelaufenen Sonderforschungsbereiches 716 (Sprecher Prof. Hans-Rainer Trebin) ist es, im Computer Teilchensysteme zu simulieren. Da alle Materie aus Teilchen (Partikeln) beziehungsweise auf der untersten Stufe aus Atomen aufgebaut ist, kommen solche Systeme in unserer Welt in vielfacher Weise vor. Dementsprechend arbeiten im Rahmen des Sonderforschungsbereichs Wissenschaftler aus insgesamt fünf Fakultäten, darunter der Mathematik und Physik, der Informatik und der Energie-, Verfahrens- und Biotechnik zusammen. Als fakultätsübergreifende Einrichtungen sind das Höchstleistungsrechenzentrum sowie das Visualisierungszentrum der Universität beteiligt.

Ein Bereich des SFB befasst sich mit Prozessen in Festkörpern auf atomistischer Skala. Die Wissenschaftler simulieren zum Beispiel, wie ein Laserstrahl auf einen Aluminiumblock trifft, die Oberfläche aufschmilzt und durch Auswurf des Materials ein Loch bohrt. Indem man im Rechner die Intensität des Strahles, seine Form und Dauer variiert, kann man den Prozess optimieren, ohne ein reales Experiment durchführen zu müssen. Ebenso kann man mit atomistischen Simulationen studieren, wie sich metallische Leiterbahnen in einem Schaltkreis von ihrem isolierenden Untergrund lösen und damit zum Beispiel ein Handy unbrauchbar machen. Darüber hinaus wollen Forscher herausfinden, wie man optimal Nanodiamanten erzeugen und darin Stickstoffatome implantieren kann. Deren Leuchten macht einerseits die Nanodiamanten zu idealen Biomarkern. Andererseits erhofft man sich, die elektronischen Zustände der Implantate als Prozessoren für Quantencomputer nutzen zu können.

Bei den Partikel-Simulationen auf atomarer Skala, auch Molekulardynamik genannt, wird der Weg eines jeden einzelnen Teilchens berechnet, den es unter den Einflüssen seiner Nachbarn und äußerer Kräfte durchläuft. Dazu ist es erforderlich, die Kraftgesetze, mit denen sich die Teilchen beeinflussen, so genau wie möglich zu erforschen. Mit der Molekulardynamik lassen sich aber insbesondere auch biologische Systeme erforschen. Im SFB werden Struktur und Flexibilität von Proteinen in Lösungsmitteln simuliert und der Transport von Proteinen durch Zellmembranen. Ohne experimentellen Aufwand kann man die Folgen von Mutationen beobachten. Es ist geplant, biologische Reaktionsmechanismen zu untersuchen, wie etwa die Anbindung von Liganden an Enzyme. Derartige Prozesse führen zu Komplexen, welche Abstoßungsreaktionen bei Organplantationen verhindern oder durch Signalkaskaden die Krebsbildung stören. Weitere Bereiche des SFB betrachten exotische Kristallstrukturen von Nanoteilchen oder größere Partikel, wie etwa Kohlenstoffteilchen, die sich in turbulenten Flammenströmungen zu Rußflecken zusammenbacken. Stärker anwendungsorientiert sind Studien des Abriebs in Maschinenteilen, die von Flüssigkeiten oder Gasen durchströmt werden, wie Pumpen oder Strahltriebwerke.

Bei den atomistischen Simulationen stellt sich das große Problem, dass die Atome unvorstellbar klein und ihre Bewegungen extrem schnell sind. Für die Berechnung braucht man deshalb Höchstleistungsrechner in Form von Computer-Clustern mit Tausenden von Prozessoren. Die Teilchenzahl und die Simulationszeiten zu steigern, ist das vorrangige Ziel des Sonderforschungsbereiches. Dazu bedarf es nicht nur neuer Hardware-Architekturen, sondern auch neuer Algorithmen, Programmierparadigmen und Speicherstrategien. Bei den Rechnungen fallen riesige Datenmengen an, für deren Interpretation die Visualisierung unverzichtbar ist. Die Extraktion von Merkmalen extrem vieler Teilchen und ihre graphische Darstellung in Echtzeit ist eine große Herausforderung für die am SFB beteiligten Informatiker.

Weitere Informationen: Prof. Hans-Rainer Trebin, Institut für Theoretische und Angewandte Physik, Tel. 0711/685-65255, e-mail: trebin@itap.uni-stuttgart.de

Andrea Mayer-Grenu | idw
Weitere Informationen:
http://www.sfb716.uni-stuttgart.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Neues Helmholtz-Institut in Würzburg erforscht Infektionen auf genetischer Ebene
24.05.2017 | Hermann von Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren

nachricht CRTD erhält 1.56 Millionen Euro BMBF-Förderung für Forschung zu degenerativen Netzhauterkrankungen
24.05.2017 | DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien TU Dresden

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten