GSC 185:  Leipziger Schule der Naturwissenschaften - Bauen mit Molekülen und Nanoobjekten (BuildMoNa)

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 39011260

• Erstellungsjahr: 2015

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Zu den Herausforderungen und Verheißungen der Nanowissenschaften gehört, dass sich traditionell unterschiedliche Disziplinen getrieben von gemeinsamen Interessen zu einer neuen Art von Multi-Wissenschaften zusammenschließen. Für diese rasanten Entwicklungen wird eine neue Generation von Forschern gebraucht, die in dieser interdisziplinären Umgebung aufwächst und das innovative Potenzial kreativ nutzen kann. Das Trainingsprogramm, das wir in der ersten Förderphase der Graduiertenschule BuildMoNa entwickelt haben, hat sich hervorragend geeignet, um diese hohen Anforderungen zu erfüllen. Es konzentrierte sich auf neue Materialien und Biomaterialien zur Entwicklung von intelligenten und adaptiven multifunktionalen Materialien. Wir haben ein viel besseres Verständnis der Synthese, Kontrolle und Manipulation von nanoskopischen Bausteinen erlangt, und diese Bausteine im nächsten Schritt zur Erzeugung neuer Materialien mit unerwarteten Eigenschaften genutzt. So hat sich unsere Bottom-up-Strategie immer mehr auf die universellen Prinzipien der Selbstorganisation und die Entstehung von komplexen Funktionalitäten konzentriert. Eine Hauptherausforderung war, emergente multiskalige Eigenschaften und Prozesse ausgehend von nanoskopischen Bausteinen zu verstehen und vorherzusagen. Emergente Phänomene beeinflussen das rationale Design in allen drei inhaltlichen Schwerpunkten von BuildMoNa: Smarte Moleküle, multifunktionale Gerüste und komplexe Nanostrukturen. In den letzten drei Jahren haben wir uns verstärkt auf mögliche Anwendungen konzentriert und das Forschungs- und Trainingsprogramm auf drei thematischen Schwerpunkten ausgerichtet: (i) intelligente und aktive Baugruppen, (ii) chemische Biologie und Biophysik von Krebs, und (iii) quantenkohärente Strukturen. Nach der ersten Förderperiode haben wir die Trainingsmodule in einem transparenten dreistufigen Programm neu strukturiert. Neben sechs thematischen Modulen werden drei Einführungsmodule angeboten, um interdisziplinäre, fachliche Lücken zu schließen. Drei Fortgeschrittenenmodule und Mini-Symposien nehmen direkten Bezug zur aktuellen Forschung und zu Anwendungen und runden so das Trainingsprogramm ab. In der Graduiertenschule BuildMoNa sind die produktivsten Forschungsaktivitäten im naturwissenschaftlichen Bereich der Universität Leipzig mit prominenten außeruniversitären wissenschaftlichen Einrichtungen in Leipzig gebündelt. Mit ihrem interdisziplinären, technologisch orientierten, internationalen Forschungs- und Qualifizierungsprogramm, einer starken Einbettung in regionale und globale innovative Bereiche und ihrem Engagement für wissenschaftliche Exzellenz ist die Graduiertenschule BuildMoNa ein wichtiger Pfeiler für die weitere wissenschaftliche Entwicklung der Universität Leipzig.

Link zum Abschlussbericht

http://dx.doi.org/10.2314/GBV:882998951

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

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  J. Bachmann, R. Zierold, Y.T. Chong, R. Hauert, Ch. Sturm, R. Schmidt-Grund, B. Rheinländer, M. Grundmann, U. Gösele, K. Nielsch
  
• Functional Immobilization of Signaling Proteins Enables Control of Stem Cell Fate. Nat. Methods 5 (2008) 645
  K. Alberti, R.E. Davey, K. Onishi, S. George, K. Salchert, F.P. Seib, M. Bornhäuser, T. Pompe, A. Nagy, C. Werner, P.W. Zandstra
  
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• Factors Relevant for the Regioselective Cyclopolymerization of 1,6-Heptadiynes, N,N-Dipropargylamines, N,N- Dipropargylammonium Salts, and Dipropargyl Ethers by Ru-IV-Alkylidene-Based Metathesis Initiators. J. Am. Chem. Soc. 131 (2009) 387
  P.S. Kumar, K. Wurst, M.R. Buchmeiser
  
• Trapping of a Thiolate → Dibromine Charge-Transfer Adduct by a Macrocyclic Dinickel Complex and its Conversion to an Arenesulfenyl Bromide Derivative. Angew. Chem. Int. Ed. 48 (2009) 1954; Angew. Chem. 121 (2009) 1988
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  M. Grundmann, T. Böntgen, M. Lorenz
  
• A Novel Organotypic Tauopathy Model on a New Microcavity Chip for Bioelectronic Label-Free and Real Time Monitoring. Biosens. Bioelec. 26 (2010) 162
  D. Krinke, H.-G. Jahnke, T.G.A. Mack, A. Hirche, F. Striggow, A.A. Robitzki
  
• Are Biomechanical Changes Necessary for Tumour Progression? Nat. Phys. 6 (2010) 730
  A. Fritsch, M. Höckel, T. Kiessling, K.D. Nnetu, F. Wetzel, M. Zink, J.A. Käs
  
• Breast Cancer Diagnosis by Neuropeptide Y Analogues – First Clinical Approach. Angew. Chem. Int. Ed. 49 (2010) 1155
  I.U. Khan, D. Zwanziger, I. Böhme, M. Javed, H. Naseer, S.W. Hyder, A.G. Beck-Sickinger
  
• Film Lift-Off from MgO: Freestanding Single Crystalline Fe-Pd Films Suitable for Magnetic Shape Memory Actuation – and Beyond. Adv. Mat. 22 (2010) 4969
  T. Edler, S.G. Mayr
  
• Hot Brownian Motion. Phys. Rev. Lett. 105 (2010) 090604
  D. Rings, R. Schachoff, M. Selmke, F. Cichos, K. Kroy
  
• Ion Chemistry Mediated by Water Networks. Science 327 (2010) 280
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• Recent Progress on ZnO-Based Metal-Semiconductor Field-Effect Transistors and their Application in Transparent Integrated Circuits. Adv. Mater. 22 (2010) 5332
  H. Frenzel, A. Lajn, H. von Wenckstern, M. Lorenz, F. Schein, Zh. Zhang, M. Grundmann
  
• Surface Plasmons on Embedded Gold Nanodot-Matrices Made by Diffraction Mask Projection Laser Ablation. Nano Lett. 10 (2010) 47
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• Systematic Microcanonical Analyses of Polymer Adsorption Transitions. PhysChemChemPhys 12 (2010) 11548
  M. Möddel, W. Janke, M. Bachmann
  
• Theoretical Investigation of Solvent Effects and Complex Systems: Toward the Calculations of Bioinorganic Systems from Ab Initio Molecular Dynamics Simulations and Static Quantum Chemistry. Adv. Inorg. Chem. 62 (2010) 111
  M. Bruessel, S. Zahn, E. Hey-Hawkins, B. Kirchner
  
• Transparente gleichrichtende Metall-Metalloxid-Halbleiterkontaktstruktur und Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung. DE 102009030045 B3 (2010), WO 2010/149616 (2010)
  H. Frenzel, A. Lajn, H. von Wenckstern, M. Grundmann
  
• Tube Width Fluctuations in F-Actin Solutions. Phys. Rev. Lett. 105 (2010) 037801
  J. Glaser, D. Chakraborty, K. Kroy, I. Lauter, M. Degawa, N. Kirchgeßner, B. Hoffmann, R. Merkel, M. Giesen
  
• A Microporous Copper Metal-organic Framework with High H 2 and CO 2 Adsorption Capacity at Ambient Pressure. Angew. Chem. 50 (2011) 10344
  D. Lässig, J. Lincke, J. Moellmer, C. Reichenbach, A. Moeller, R. Gläser, G. Kalies, K.A. Cychosz, M. Thommes, R. Staudt, H. Krautscheid
  
• Ballistic Transport at Room Temperature In Micrometer-Size Graphite Flakes. Phys. Rev. B 83 (2011) 125402
  S. Dusari, J. Barzola-Quiquia, P. Esquinazi
  
• Carbaboranes as Pharmacophores: Properties, Synthesis, and Application Strategies. Chemical Reviews 111 (2011) 7035
  M. Scholz, E. Hey-Hawkins
  
• Carbaboranesubstituted 1,2-diphosphetanes. Angew. Chem. 50 (2011) 4701
  A. Kreienbrink, M.B. Sárosi, E.G. Rys, P. Lönnecke, E. Hey-Hawkins
  
• Dynamic Force Spectroscopy on the Binding of Monoclonal Antibodies and Tau Peptides. Soft Matter 7 (2011) 4370
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• Guest Diffusion in Interpenetrating Networks of Micro- and Mesopores. J. Amer. Chem. Soc. 133 (2011) 2437
  F. Furtado, P. Galvosas, M. Gonçalvez, F.-D. Kopinke, S. Naumov, F. Rodríguez-Reinoso, U. Roland, R. Valiullin, J. Kärger
  
• Incorporation of ortho-Carbaboranyl-Nε-modified L-Lysine into Neuropeptide Y Receptor Y 1 - and Y 2 - Selective Analogues. J. Med. Chem. 54 (2011) 2368
  V.M. Ahrens, R. Frank, S. Stadlbauer, A.G. Beck-Sickinger, E. Hey-Hawkins
  
• NMR Signal Averaging in 62 T Pulsed Fields. J. Magn. Reson. 210 (2011) 1
  B. Meier, S. Greiser, J. Haase, T. Herrmannsdörfer, F. Wolff-Fabris, J. Wosnitza
  
• Signatures of Non-Abelian Statistics in Non-Linear Coulomb Blockaded Transport. Phys. Rev. Lett. 106 (2011) 136801
  R. Ilan, B. Rosenow, A. Stern
  
• Solid-State NMR of Aβ Protofibrils Implies a β-Sheet Remodelling upon Maturation into Terminal Amyloid Fibrils. Angew. Chemie Int. Ed. 50 (2011) 2837
  H.A. Scheidt, I. Morgado, S. Rothemund, D. Huster, M. Fähndrich
  
• Tensor Decomposition in Post-Hartree- Fock Methods. I. Two-Electron Integrals and MP2. J. Chem. Phys. 134, 054118 (2011)
  U. Benedikt, A.A. Auer, M. Espig, W. Hackbusch
  
• Tungsten Oxide as a Gate Dielectric for Highly Transparent and Temperature-stable Zinc-oxide-based Thin-film Transistors. Advanced Materials 23 (2011) 5383
  M. Lorenz, H. von Wenckstern, M. Grundmann
  
• Untapped Potential: Exploiting Fungi in Bioremediation of Hazardous Chemicals. Nat. Rev. Microbiol. 9 (2011) 177
  H. Harms, D. Schlosser, L.Y. Wick
  
• A Novel, Niased-like SDF-1 Derivative Acts Synergistically with StarPEG-Based Heparin Hydrogels and Improves eEPC Migration In Vitro. J. Control Release 162 (2012) 68
  L. Baumann, S. Prokoph, C. Gabriel, U. Freudenberg, C. Werner, A.G. Beck-Sickinger
  
• Assessment of Hydrogen Storage by Physisorption in Porous Materials. Energy Environ. Sci. 5 (2012) 8294
  M. Bastos-Neto, C. Patzschke, M. Lange, J. Möllmer, A. Möller, S. Fichtner, C. Schrage, D. Lässig, J. Lincke, R. Staudt, H. Krautscheid, R. Gläser
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c2ee22037g)
• Can Doping Graphite Trigger Room Temperature Superconductivity? Evidence for Granular High-temperature Superconductivity in Water-treated Graphite Powder. Advanced Materials 24 (2012) 5826
  T. Scheike, W. Böhlmann, P. Esqunazi, J. Barzola-Quiquia, A. Ballestar, A. Setzer
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/adma.201202219)
• Eigenmodes in the Long-Time Behavior of a Coupled Spin System Measured with Nuclear Magnetic Resonance. Phys. Rev. Lett. 108 (2012) 177602
  B. Meier, J. Kohlrautz, J. Haase
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.177602)
• Freestanding Single Crystalline Fe-Pd Ferromagnetic Shape Memory Membranes – Role of Mechanical and Magnetic Constraints across the Martensite Transition. Adv. Funct. Mater. 22 (2012) 2529
  Y. Ma, A. Setzer, J.W. Gerlach, F. Frost, P. Esquinazi, S.G. Mayr
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/adfm.201103021)
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  U. Reibetanz, M. Schönberg, S. Rathmann, V. Strehlow, M. Göse, J. Leßig
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1021/nn301791w)
• Ion-Irradiation-Assisted Phase Selection in Single Crystalline Fe7Pd3 Ferromagnetic Shape Memory Alloy Thin Films: From fcc to bcc along the Nishiyama-Wassermann Path. Phys. Rev. Lett. 109 (2012) 195704
  A. Arabi-Hashemi, S.G. Mayr
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.109.195704)
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• Stabilization of Ferromagnetic Order in La0.7Sr0.3MnO3-SrRuO3 Superlattices. Nano Letters 12 (2012) 4276
  M. Ziese, F. Bern, E. Pippel, D. Hesse, I. Vrejoiu
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1021/nl301963a)
• Coupling of Micromagnetic and Structural Properties across the Martensite and Curie Temperatures in Miniaturized Ni-Mn- Ga Ferromagnetic Shape Memory Alloys. Adv. Funct. Mater. 23 (2013) 4694
  A.M. Jakob, M. Hennes, M. Müller, D. Spemann, S.G. Mayr
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/adfm.201300165)
• Determining the Specificity of Monoclonal Antibody HPT-101 to Tau- Peptides with Optical Tweezers. ACS Nano 7 (2013) 11388
  T. Stangner, C. Wagner, D. Singer, S. Angioletti-Uberti, C. Gutsche, J. Dzubiella, R. Hoffmann, F. Kremer
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1021/nn405303u)
• Emergent Complexity of the Cytoskeleton: From Single Filaments to Tissue. Advances in Physics 62 (2013) 1
  F. Huber, J. Schnauß, S. Rönicke, P. Rauch, K. Müller, C. Fütterer, J.A. Käs
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1080/00018732.2013.771509)
• Glassy Dynamics in Condensed Isolated Polymer Chains. Science 341 (2013) 1371
  M. Tress, E.U. Mapesa, W. Kossack, W.K. Kipnusu, M. Reiche, F. Kremer
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1126/science.1238950)
• Interaction of Ferromagnetic Shape Memory Alloys and RGD Peptides for Mechanical Coupling to Cells: From Ab Initio Calculations to Cell Studies. Adv. Funct. Mater. 23 (2013) 1383
  M. Zink, F. Szillat, U. Allenstein, S.G. Mayr
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/adfm.201201789)
• Keratins Significantly Contribute to Cell Stiffness and Impact Invasive Behavior. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110 (2013) 18507
  K. Seltmann, A.W. Fritsch, J.A. Käs, T.M. Magin
  
• Optically Controlled Thermophoretic Trapping of Single Nano-objects. ACS Nano 7 (2013) 11200
  M. Braun, F. Cichos
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1021/nn404980k)
• Photoactivatable Chemokines – Controlling Protein Activity by Light. Angew. Chem. 125 (2013) 9729
  L. Baumann, A.G. Beck-Sickinger
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/anie.201302242)
• Rapid Internal Contraction Boosts DNA Friction. Nat. Commun. 4 (2013) 1780
  O. Otto, S. Sturm, N. Laohakunakorn, U.F. Keyser, K. Kroy
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms2790)
• Single Pulse Laser-Induced Phase Transitions of PLD-Deposited Ge2Sb2Te5 Films. Adv. Funct. Mater. 23 (2013) 3621
  H. Lu, E. Thelander, J.W. Gerlach, U. Decker, B. Zhu, B. Rauschenbach
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/adfm.201202665)
• Superfluid Stiffness of a Driven Dissipative Condensate with Disorder. Phys. Rev. Lett. 111 (2013) 230403
  A. Janot, T. Hyart, P.R. Eastham, B. Rosenow
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.230403)
• Adsorption and Pattern Recognition of Polymers at Complex Surfaces with Attractive Stripelike Motifs. Phys. Rev. Lett. 112 (2014) 148303
  M. Möddel, W. Janke, M. Bachmann
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.148303)
• Adsorption of I 2 by Macrocyclic Polyazadithiophenolato Complexes Mediated by Charge-Transfer Interactions. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 53 (2014) 994
  M. Golecki, N. Beyer, G. Steinfeld, V. Lozan, S. Voitekhovich, M. Sehabi, J. Möllmer, H.-J. Krüger, B. Kersting
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/anie.201405199)
• Asymptotic Scaling Behavior of Self-Avoiding Walks on Critical Percolation Clusters. Phys. Rev. Lett. 113 (2014) 255701
  N. Fricke, W. Janke
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.255701)
• Metal Nanoparticle Based All-Optical Photothermal Light Modulator. ACS Nano 8 (2014) 1893
  A. Heber, M. Selmke, F. Cichos
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1021/nn406389f)
• Peptide Modifications Differentially Alter G Protein-Coupled Receptor Internalization and Signaling Bias. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 53 (2014) 10067
  V. Mäde, S. Babilon, N. Jolly, L. Wanka, K. Bellmann-Sickert, L.E. Diaz Gimenez, K. Mörl, H.M. Cox, V.V. Gurevich, A.G. Beck-Sickinger
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/anie.201403750)
• Persistence-Length Renormalization of Polymers in a Crowded Environment of Hard Disks. Phys. Rev. Lett. 113 (2014) 238302
  S. Schöbl, S. Sturm, W. Janke, K. Kroy
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.238302)
• Theory of Rapid Force Spectroscopy. Nat. Commun. 5 (2014) 4463
  J.T. Bullerjahn, S. Sturm, K. Kroy
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms5463)