BMBF Collaborative Research Projects at the University of Bonn

Coordinator

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

Summary

Für das Upgrade des ATLAS-Detektors für die Hochluminositätsphase des Large Hadron Collider (HL-LHC) am CERN wird der Spurdetektor des Experiments völlig neu konzipiert. Die Gruppe der Antragsteller am Physikalischen Institut in Bonn entwickelt hierfür den Pixeldetektor, der die innerste Komponente des Spurdetektors darstellt. Nach Abschluss der Entwicklungsphase für das Pixeldetektor-Upgrade werden in der kommenden Förderperiode die Produktion eines großen Teils der Module für die äußeren Lagen des Detektors und der Zusammenbau der bestückten
Trägerstrukturen am FTD in Bonn durchgeführt. Am CERN findet anschließend die Integration und Installation des Pixeldetektors statt, an der
sich Bonn auch maßgeblich beteiligen wird. Als weiteres Projekt übernimmt Bonn das Upgrade des Trigger-Systems für das ATLAS-Myonsystem. Dieses wird benötigt, um am HL-LHC eine zuverlässige Rekonstruktion von Myonen zu gewährleisten und so das Physikpotential des HL-LHC insbesondere im Hinblick auf die Suche nach seltenen Prozessen bzw. neuer Physik optimal nutzen zu können. Die Bonner Gruppe konzentriert sich
hierbei auf die Entwicklung von Trigger-Algorithmen, Test des Trigger-Gesamtsystems sowie einer Erneuerung der Frontend-Elektronik und der Stromversorgung des Myonsystems.

Duration

01.07.2024 - 30.06.2027

Website

Coordinator

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

Summary

Im Vorhaben wird die Physik an der TeV- Skala erforscht. Die fünf am Antrag beteiligten Arbeitsgruppen sind Teil des Forschungsschwerpunkts ATLAS und tragen zum Betrieb, der Weiterentwicklung und der physikalischen Ernte des ATLAS-Experiments am Large Hadron Collider LHC am europäischen
Forschungszentrum für Teilchenphysik CERN bei. Das Vorhaben mit der Laufzeit 2024-2027 ist geprägt von der laufenden Datennahmeperiode "Run 3" am LHC sowie dem Beginn einer Installationsphase, dem "Long Shutdown 3" ab 2026. Die Ziele des Vorhabens sind: 1. Der sichere und effiziente Betrieb dreier Subdetektoren: des ATLAS Pixeldekektors, des Transition Radiation Trackers TRT sowie des Myon-Spektrometers. 2. Die kontinuierliche Wartung und Weiterentwicklung zentraler Softwarewerkzeuge für die Rekonstruktion der Detektorsignale und 3. Beiträge zur Auswertung der genommenen Daten im Hinblick auf wichtige und innovative Fragestellungen der Elementarteilchenphysik bei höchsten Energien.

Duration

01.07.2024 - 30.06.2027

Website

Coordinator

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

Summary

Das übergeordnete Ziel des Projekts besteht darin, den Belle II PIxeldetektor (PXD2) in der kommenden Förderperiode in Betrieb zu nehmen, die Entwicklung eines neuen Vertexdetektors für die Datennahme mit hoher Luminosität von Belle II, Arbeiten im Zusammenhang mit der Kalibrierung der Belle II-Daten sowie die Analyse der großen Datensätze von B-Mesonen bei Belle II, um unser Verständnis der Physik bei den höchsten Skalen voranzutreiben.

Duration

01.07.2024 - 30.06.2027

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

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

Coordinator

PD Dr. Sven Zenker

Universitätsklinikum Bonn
Venusberg-Campus 1
53127 Bonn

Summary

Ziel des Verbundes ACRIBiS ist die Verbesserung der individuellen Risikobewertung bei der Vorbeugung, Diagnostik und Behandlung von Herz- und Kreislauferkrankungen. Hierzu werden an 15 Partnerstandorten von 4.500 Patienten klinische Aufzeichnungen mit Biosignal-Analysen (z.B. EKG) kombiniert. Die Etablierung der Biosignal-Analysen erfolgt auf der Basis der Infrastruktur der MII, so, dass die Interoperabilität sichergestellt ist. ACRIBiS legt besonderen Wert darauf, Patienten durch Bereitstellung einer interaktiven Risikovisualisierung in Form einer App in die Risikobewertung einzubeziehen.

Langfristiges Ziel der MII ist es, ein leistungsfähigeres, digital vernetztes Gesundheitssystem zu schaffen, das ärztliches Personal, Forschende und Erkrankte dabei unterstützt, Krankheiten besser und früher zu erkennen und die für jede Einzelperson bestmögliche Therapie zu finden.

Duration

2023 - 2027

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

Website

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. Stefan Wrobel
Institut für Informatik
Friedrich-Hirzebruch-Allee 5
53115 Bonn

Summary

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.

Duration

01.11.2022 - 31.12.2025

Website

Coordinator

Prof. Dr. Stefan Linden
Physikalisches Institut
Nussallee 12
53115 Bonn

Summary

Kernpunkte der Forschungsziele des QR.X-Verbundes sind die Entwicklung von optimierten Hardware-Komponenten für Quantennetzwerk-Knoten, die Einrichtung von Faser-Teststrecken und die Demonstration einer elementaren Quantenrepeater-Strecke. Im Teilvorhaben Faserresonatoren für ionenbasierte Quantenspeicher sollen Faserresonatoren für ionenbasierte Quantenspeicher als effizientes Spin-Photon-Interface entwickelt werden. Insbesondere soll eine Ionenfalle realisiert werden, die mehrere Ionen speichern und an einen oder mehrere Faserresonatoren koppelt. Weiterhin sollen durch das Aufbringen von metallischen Mikrostrukturen auf den Faserspiegeln zusätzliche Funktionalitäten, wie etwa direkte Integration der Ionenfallen-Elektroden, bereitgestellt werden.

Duration

01.08.2021 - 31.07.2024

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

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