GRK 1640:  Photophysik synthetischer und biologischer multichromophorer Systeme

• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 148646377

Als multichromophore Systeme bezeichnet man Verbünde aus Molekülen die chemisch oder physikalisch miteinander wechselwirken. Solche Systeme spielen eine wichtige Rolle für die Entwicklung neuartiger Bauteile, wie z.B. organische Solarzellen, kommen aber auch in der Natur z.B. im Photosyntheseapparat lichtsammelnder Organismen vor. Multichromophore Systeme sind dabei entscheidend für den Transport von Energie und Ladung z.B. in einer lichtsammelnden Antennenstruktur. Diese Transportprozesse werden von zwei gegenläufigen physikalischen Effekten bestimmt: Unordnung führt im Allgemeinen zu einer Lokalisierung z.B. von Anregungsenergie, Ordnung zu ihrer schnellen Ausbreitung. Das quantenmechanische Phänomen der Kohärenz spielt dabei eine entscheidende Rolle. Um die auf der molekularen Skala ablaufenden Transportprozesse besser zu verstehen ist es deshalb erforderlich, den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion dieser Molekülverbünde zu entschlüsseln. Die Forschung innerhalb des GRK 1640 zielt darauf ab, das Zusammenspiel zwischen Unordnung/Ordnung und Quantenkohärenz aufzuklären mit dem Ziel, die Energie- und Landungstransferprozesse in multichromophoren Systemen quantitativ aufzuklären und zu kontrollieren. Die Gruppe der am Kolleg beteiligten Wissenschaftler/innen deckt alle Schritte des Erkenntnisprozesses bei der Untersuchung multichromophorer Systeme von der Synthese über die spektroskopische Charakterisierung bis zur theoretischen Erklärung und Modellierung der in diesen Systemen stattfindenden photophysikalischen Prozesse ab. Verbunden mit dieser Forschung realisiert das GRK 1640 ein eigenständiges, in die Bayreuther Graduiertenschule für Mathematik und Naturwissenschaften (BayNAT) integriertes, modularisiertes, interdisziplinäres Promotionsprogramm. Dessen Ausbildungskonzept berücksichtigt den unterschiedlichen fachlichen Hintergrund der Kollegiaten. Die Kollegiaten bekommen die Grundlagen der Nachbardisziplinen ebenso vermittelt wie Expertenwissen in ihrem eigenen Fachgebiet, d.h. Physiker lernen auch Grundlagen der Chemie und umgekehrt. Darüber hinaus umfasst das Lehrangebot Konferenzmodule und die Vermittlung von Schlüsselqualifikationen z.B. zum wissenschaftlichen Schreiben oder zu Präsentationstechniken. Die Teilnehmer/innen wachsen so schon früh hinein in eine Kultur des wissenschaftlichen Austauschs über die traditionellen Fächergrenzen hinweg.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Universität Bayreuth
• Sprecher: Professor Dr. Jürgen Köhler
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Stephan Förster, von 4/2015 bis 3/2017; Professor Dr. Stephan Gekle; Professor Dr. Richard Hildner; Professorin Dr. Anna Köhler; Professor Dr. Stephan Kümmel; Professor Dr. Markus Lippitz; Professor Dr. Peter Strohriegl; Professor Dr. Mukundan Thelakkat; Professor Dr. Matthias Ullmann