Forschungsgruppen

Dynamik fluider und biologischer Grenzflächen
Wie erzeugt die Natur komplexe Morphologien und Muster aus einfachen Bausteinen? Auf der Mikro- und Nanoskala kontrollieren intermolekulare Wechselwirkungen die Strukturbildung weicher Materie. Grenzflächen können auf diesen Längenskalen das Gesamtverhalten dominieren. Die neu eingerichtete Forschungsgruppe beschäftigt sich mit Instabilitäten komplexer Flüssigkeiten in unterschiedlicher Geometrien und wendet neuartige experimentelle Techniken an, mit dem Ziel die Dynamik biologischer Systeme, wie Vesikel und Zellen, an oder in der Nähe von Grenzflächen zu verstehen.
Strukturbildung in weicher Materie
Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit experimentellen Untersuchungen von Flüssigkristallen und ähnlichen Materialien an Grenzflächen. Im Vordergrund stehen dabei Benetzung und verwandte Grenzflächenphänomene, Defektstrukturen in smektischen Filmen und der Einsatz von Flüssigkristallen für neue selbstorganisierende Systeme.
Pattern formation and the geosciences
This group aims to understand the solidification of complex fluids including soils and colloids. How do they freeze, or dry? How do they crack, change, order, or fail? Much of the work is inspired by simple geophysical patterns, such as mud cracks. We seek to understand how such patterns form, and what they imply about their host environment.
Nichtlineare Laserspektroskopie
Kurzpulslaser werden bei einer wachsenden Zahl von experimentellen Techniken eingesetzt. Die Pico- und Femtosekundenpulse unseres Laserlabors werden vorrangig in Experimenten gebraucht, die auf nicht-linearen optischen Prozessen basieren (z.B. Multiphotonenmikroskopie, kohärente Anti-Stokes-Raman-Streuung).
Granulare Materie und Irreversibilität
Granulate sind nicht nur ständige Begleiter im Alltag, sie eigenen sich auch hervorragend als Modellsysteme für physikalische Prozesse fern vom thermischen Gleichgewicht. Gerade dort spielen sich die meisten interessanten Prozesse ab, von Strukturentstehung und Selbstorganisation bis hin zur Dynamik lebender Materie.
Active soft matter
Does a system of swimmers have to consist of living biological entities to move around and form swarms? Recent research in active particles and emulsions shows this is not the case. We aim to study hydrodynamics between droplets as well as collective interactions in a model system comprised of active liquid crystal droplets.
Non-equilibrium soft matter
Today we can manipulate matter down to the atomic scale and this ability allows us to control and explore the rich and still vastly unknown features of systems away from equilibrium. In this group we employ computer simulations to understand the behavior of complex liquids and nonequilibrium systems. Our main goal is to identify the driving mechanisms of matter organization.

Übergreifende Forschungsprojekte

GeoMorph
Wissenschaftler aus mehreren unserer Arbeitsgruppen arbeiten gemeinsam am Projekt "Göttingen exploration of Microscale oil reservoir physics - GeoMorph", das von BP Exploration Operating Company Ltd. gefördert wird.
MaxSynBio
Im Frühjahr 2015 wurde das Verbundprojekt „MaxSynBio“ gestartet, ein Forschungsnetzwerk zur synthetischen Biologie. Fernziel der Arbeiten ist die Herstellung synthetischer Zellen, wofür die Grundlagen dafür in dem Projekt erarbeitet werden sollen. Neun Max-Planck-Institute und die Universität Erlangen-Nürnberg beteiligen sich an dem Verbund, der von der Max-Planck-Gesellschaft und dem BMBF über 3 Jahre gefördert wird. Aus unserer Abteilung ist die Forschergruppe um Oliver Bäumchen in das Projekt involviert.
Mikroschwimmer
Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat 2014 ein neues Schwerpunktprogramm „Mikroschwimmer – Von der Bewegung einzelner Teilchen zum kollektiven Verhalten (SPP 1726)“ ins Leben gerufen. Das Programm ist für eine Laufzeit von 6 Jahren geplant. Die Schwerpunkte der Forschung liegen in der Untersuchung biologischer Mikroschwimmer, dem Aufbau und der Untersuchung künstlicher Mikroschwimmer sowie der Wechselwirkung und dem Schwarmverhalten von Ensembles von Mikroschwimmern. Unsere Forschunggruppen um Corinna Maaß und Oliver Bäumchen sind in das Programm involviert.
SFB937
Der Sonderforschungsbereich SFB 937 zielt auf ein quantitatives Verständnis der physikalischen Mechanismen, die dazu führen, dass sich weiche und biologische Materie in komplexe Strukturen selbst organisiert, die dann dynamische Funktionen ausführen können, so wie Zellteilung, Zellbewegung und Gewebeentwicklung. Mit diesem Ziel vor Augen untersuchen wir, wie Moleküle und Zellen physikalisch interagieren, Kräfte ausüben, viskoelastisch reagieren, sich gegenseitig bewegen und sich in komplexe funktionelle Muster organisieren.

Projektpartner

Micro- and nanostructures in two-phase fluids
Using droplet-based microfluidics we investigate the dynamics of micro- and nanostructures in two-phase fluids, from the organisation of amphiphilic molecules at interfaces to droplet stability, motion and actuation in microchannels.
Prinzipien der Selbsorganisation
Die Benetzung komplexer Oberflächenstrukturen spielt in vielen natürlichen Systemen sowie in einer Reihe technischer Verfahren eine große Rolle. Das prominenteste Beispiel ist die wasserabweisende Blattoberfläche der Lotusblume. Aber auch die Oberfläche eines porösen Sandsteins, die sich in Kontakt mit einem Erdöl/Wasser Gemisch befindet, kann als eine zufällige Benetzungsgeometrie aufgefasst werden.
Spektroskopie wässriger Oberflächen
An einem flüssigem Wasser-Mikro-Jet wird die chemische Zusammensetzung von wasserhaltigen Lösungen mittels Photoelektronen-Spektroskopie mit weicher Röntgenstrahlung vom Synchrotron BESSY untersucht. In Zusammenarbeit mit mehreren theoretischen und experimentellen Gruppen beinhalten aktuelle Studien Oberflächenaktivitäten und Ausrichtung molekularer Anionen, elektronische Zustände von solvatisierten, unabhängigen Ionen von Übergangsmetallen, sowie von DNA in flüssiger, wässriger Lösung.
Statistische Mechanik
Granulare Medien wie Sand, Schnee oder Salz zeigen oft das gleiche Verhalten wie konventionelle Festkörper, Flüssigkeiten oder Gläser. Aufgrund ihrer dissipativen Wechselwirkungen und geometrischen Beschränkungen werden jedoch neue Konzepte für eine granulare statistische Mechanik benötigt.
Geometrie fluider Grenzflächen
Wir arbeiten derzeit auf drei Themengebieten:
  • diskrete Mikrofluidik
  • feuchte granulare Medien
  • Benetzung viskoelastischer und topographisch strukturierter Oberflächen

Prinzipien der Selbsorganisation
Wir beschäftigen uns mit der Statistischen Physik von Nichtgleichgewichts-Prozessen und der Nichtlinearen Dynamik. Aktuell liegen die Themenschwerpunkte auf Phasenübergängen fernab des Gleichgewichtes wie dem Fluidisierungs-Übergang in feuchten granularen Medien, dem Turbulenz-Übergang, und der Niederschlagsbildung.