Gute Nachrichten für die paluno-Arbeitsgruppe „Sichere Software Systeme“: Der Sonderforschungsbereich CROSSING geht in die dritte Förderrunde. Prof. Lucas Davi leitet dabei zwei Teilprojekte, in denen es darum geht, die Vertrauenswürdigkeit von großen Cloud-Systemen und Smart Contracts sicherzustellen. Seit Oktober 2014 arbeiten in CROSSING bundesweit mehr als 65 Wissenschaftler:innen an kryptografiebasierten Sicherheitslösungen, die den Rechenumgebungen der Zukunft gewachsen sind.

Neben Effizienz und Sicherheit geht es aber auch um die Bedienbarkeit: Nicht nur Kryptografie-Fachleute, auch wer mit Softwareentwicklung oder in der Administration zu tun hat oder „nur“ Endanwender:in ist, soll die Lösungen nutzen können. Die Arbeitsgruppe hat in CROSSING bereits neue Sicherheits-Techniken für eingebettete Systeme, Smart Contracts und Trusted Execution Environments entwickelt. Mit seinem Team konzentriert Davi sich dabei auf Techniken der „Attestation“ und damit wortwörtlich auf die „Beglaubigung“, dass Komponenten sicher und vertrauenswürdig sind. „Attestation überprüft die Zustandsintegrität eines Systems, also z.B. ob die Soft- oder Hardware einer Komponente von Hackern manipuliert wurde“, erklärt Davi.

In der dritten Förderphase will er komplexere Softwareumgebungen in den Fokus nehmen. „Unser Ziel ist es, die Attestation für groß angelegte, verteilte Rechnersysteme und Cloud-Anwendungen zu ermöglichen.“

Weder Freund noch Feind? Nicht männlich oder weiblich? Wie gehen Menschen mit Situationen um, in denen gewohnte Unterscheidungsmerkmale nicht mehr greifen? Damit befasst sich die Forschungsgruppe „Ambiguität und Unterscheidung: Historisch-kulturelle Dynamiken“. Zeitlich untersucht sie die Spanne vom Spätmittelalter bis in die Gegenwart, geografisch Bevölkerungsgruppen vom Orient über Europa und Afrika bis nach Amerika. Die DFG fördert das Projekt für weitere drei Jahre mit rund drei Millionen Euro.

Ambiguität, d.h. Mehrdeutigkeit, tritt dort auf, wo Unterscheidungen nicht mehr passen, die helfen, die soziale Welt zu ordnen.

„Daraus entstehen neue Ordnungsformen, die wiederum neue Ambiguität hervorbringen“, erklärt Historiker Prof. Benjamin Scheller, Sprecher des Projekts.

Doch wie sind Menschen in verschiedenen Epochen und Kulturen mit solch ungewissen Verhältnissen umgegangen? Wie können sie ihre Welt noch strukturieren, wenn sich alles wandelt? Als Beispiel nennt Scheller die Berichterstattung über Transgender und Geschlechtsanpassung in deutschen Medien: Hier wurde die Ambiguität zunächst benutzt, um Aufmerksamkeit zu erhalten und die vermeintliche Ordnung zweier Geschlechter zu irritieren. Mittlerweile hat sich die Haltung durchgesetzt, dass es mehr als zwei Geschlechter gibt – die Ambiguitätsbeobachtung führte also dazu, dass nachjustiert werden musste.

Strom aus fossilen Brennstoffen soll möglichst aus der Herstellungskette verschwinden – zum Schutz der Umwelt und um unabhängiger von Importen zu werden. Dieses Ziel fördert das Land NRW mit 5,3 Millionen Euro durch den Aufbau einer Power-to-X-Versuchsplattform an der UDE. Mitsubishi Heavy Industries ist Gesamtleiter. Weitere Projektpartner sind Evonik Industries und das Fraunhofer UMSICHT.

Das Problem ist bekannt: Energie aus Wind, Wasserkraft oder Sonnenlicht ist schwierig zu speichern. Eine Lösung: aus dem „überschüssigen“ Strom lagerfähige Produkte machen, die bei Bedarf verwendet werden können. Power-to-X heißt das Verfahren. Konkret sollen bei diesem Projekt synthetische Kraftstoffe oder klimaneutrale Chemikalien hergestellt werden, und das unter anderem aus CO2, das bei industriellen Prozessen ohnehin entsteht, erklärt der wissenschaftliche Leiter des Projekts, Prof. Klaus Görner von der UDE. Co-Elektrolyse und Plasmalyse sind die Stichwörter:

Aus Wasser und dem eigentlich klimaschädlichen Gas entstehen mit Hilfe von Energie aus erneuerbaren Quellen klimaneutrale Chemikalien, die wichtig bei der Herstellung von Kraftstoffen sind. Die dazu nötigen Anlagen entstehen am Lehrstuhl für Umweltverfahren und Anlagentechnik in Essen.

Wem geben Deutsche mit Migrationshintergrund ihre Stimme, welche politischen Einstellungen haben sie? Dieser Frage ist zum zweiten Mal eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Achim Goerres und Prof. Sabrina J. Mayer nachgegangen. Anlass war wie vor vier Jahren die Bundestagswahl. Die Immigrant German Election Study II (IMGES II) wird bis 2024 von der DFG gefördert.

Der Datenberg der Wahlstudie, die auf Telefoninterviews basiert, ist auch dank Big Data-Techniken riesig. Da die Studie repräsentativ für eine Großstadt, nämlich Duisburg, durchgeführt wurde, lässt sich u.a. detailliert analysieren, welche Rolle das soziale und politische Umfeld der Befragten für ihre Stimmabgabe spielte.

Erste aussagekräftige Ergebnisse gibt es: Demnach sind die Befragten zufrieden mit der Demokratie und fühlen sich als Deutsche. Und sie wählen ähnlich wie Menschen ohne Einwanderungsgeschichte. Russlanddeutsche wählen CDU, Türkeistämmige SPD – dieses Muster, das Jahrzehnte galt, stimmt nicht mehr. „Die Parteipräferenzen, die wir 2021 für die Wahlberechtigten mit türkischen, russlanddeutschen oder anderen post-sowjetischen Wurzeln beobachten konnten, haben sich zunehmend denen von Wählenden ohne Migrationsgeschichte angeglichen“, so Goerres. Auch die Wahlbeteiligung war nahezu gleich.

Blick auf die Mitte eines Synthesereaktors, in dem Nanopartikel innerhalb einer Sprayflamme entstehen und untersucht werden. | © Samer Suleiman

Fast alle Alltagsgegenstände sind während ihrer Herstellung mit mindestens einem Katalysator in Kontakt gekommen, damit die Produktion billiger, umweltfreundlicher oder überhaupt erst möglich wird. Die Entwicklung günstiger, hochaktiver und selektiver Katalysatoren auf der atomaren Ebene ist Ziel im Sonderforschungsbereich/Transregio (TRR 247) „Heterogene Oxidationskatalyse in der Flüssigphase“. Er wurde nach seiner erfolgreichen ersten Förderphase von der DFG um vier Jahre verlängert und erhält weitere 12,3 Millionen Euro.

Schwerpunktmäßig arbeiten die Forschenden jetzt daran, aktive Zentren der Materialien zu identifizieren sowie ablaufende Reaktionsmechanismen im Detail zu verstehen. Die Sprecherschaft liegt nun bei der Ruhr-Universität Bochum, Co-Sprecher ist Prof. Stephan Schulz vom Institut für Anorganische Chemie an der UDE.

Es geht im Leben nicht ohne Kompromisse – aber wie gelingt so eine Einigung? Und wo haben Kompromisse ihre Grenzen? Diese Fragen ergründet ein interdisziplinäres Forschungsteam unter Leitung der UDE. Das Projekt „Kulturen des Kompromisses“ wird vom Land NRW für drei Jahre mit 2,1 Millionen Euro gefördert und ist im Juni gestartet. Auch die Universitäten Münster und Bochum wirken mit. Das Ziel ist der Aufbau eines langfristigen Forschungsfeldes.

Kompromisse gelten als unabdingbar, damit unsere modernen Gesellschaften funktionieren. Zugleich wächst die Sorge, dass die Fähigkeit und Bereitschaft dazu abnehmen. Der neue Forschungsverbund will daher im Vergleich zwischen verschiedenen Kulturen und Zeiten systematisches Wissen über die sozialen, politischen und kulturellen Voraussetzungen von Kompromissen erforschen.

„Damit reagieren wir auf den gesellschaftlichen Bedarf an praktischem Reflexions- und Handlungswissen“, sagt Prof. Ute Schneider vom Historischen Institut. „So wollen wir in diesem neuen Schwerpunkt Charakteristika und Varianten, Kontexte und Praktiken, soziale, politische und kulturelle Voraussetzungen, aber auch die Dauer und Stabilität sowie Leistungsfähigkeit und Grenzen von Kompromissen untersuchen.“ Die UDE bringt sich im Verbund vor allem mit den Kompetenzen in den Geschichts-, Literatur- und Ostasienwissenschaften ein.

Ob medizinische Diagnostik, Batteriespeicher oder Elektrokatalyse: Funktionsmaterialien aus anorganischen Nanopartikeln können vielfältig eingesetzt werden – wenn die Herstellungsverfahren ausreichend erforscht sind und sich skalieren lassen.

Durch gezielte Veränderungen im Nanometer-Bereich lassen sich die optischen, elektrischen, katalytischen und magnetischen Eigenschaften dieser Materialien steuern, je nach gewünschter Anwendung. Daran arbeitet die DFG-Forschungsgruppe FOR 2284. Ihr Ziel: systematische Designregeln entwickeln, damit komplexe Nanopartikel gezielt in der Gasphase hergestellt werden können. Das Projekt wurde bis 2024 verlängert und wird mit weiteren 1,8 Millionen Euro gefördert.

Sprecher Prof. Christof Schulz, Leiter des Instituts für Verbrennung und Gasdynamik (IVG), ist mit dem bisherigen Erfolg zufrieden: „Es ist uns gelungen, den Bogen von grundlegenden Untersuchungen der elementaren Reaktionen und der ersten Stadien der Partikelbildung bis hin zur Entwicklung von Anlagenkonzepten zu spannen, die eine Übertragung in die industrielle Anwendung ermöglichen.“ Die Gruppe arbeitet nun daran, auf Basis dieser Erkenntnisse die Komplexität der Zielmaterialien weiter zu steigern. Neun Projekte der Forschungsgruppe sind am IVG und in der Elektrotechnik der UDE sowie am Institut für Energie- und Umwelttechnik IUTA angesiedelt.

Die Onkologie ist einer von fünf Forschungsschwerpunkten in der Medizinischen Fakultät und am Uniklinikum Essen. Hohe Summen an Fördermitteln konnten in den letzten Monaten neu eingeworben werden.

So finanziert die DFG beispielsweise mit sieben Millionen Euro ein Graduiertenkolleg, bei dem UDE-Teams der Medizinischen und der Biologischen Fakultät zusammenarbeiten. Es geht darum, die Mechanismen der individuellen Strahlenempfindlichkeit verschiedener Tumore und Gewebe zu erforschen. Denn obwohl Strahlenbehandlung nach wie vor zu den wirksamsten Therapien zählt, sprechen Menschen unterschiedlich darauf an, und es kann unerwünschte Nebenwirkungen geben. Das GRK 2762 „Heterogenität, Plastizität und Dynamik der Antwort von Krebszellen, Tumor- und Normalgeweben auf therapeutische Bestrahlungen bei Krebs“ wird von Prof. Verena Jendrossek geleitet.

Auch die Klinische Forschungsgruppe PhenoTImE befasst sich mit Tumoren, die sich gegen etablierte Krebstherapien und Medikamente erfolgreich wehren. Unter der Leitung der Professoren Dirk Schadendorf und Alexander Rösch fokussieren sich die Teams auf den besonders heimtückischen Schwarzen Hautkrebs sowie auf aggressive Tumore in Gehirn und Bauchspeicheldrüse. Sie haben herausgefunden, dass die untersuchten Tumorarten ähnliche Überlebensstrategien verfolgen. Auch sind einige Krebszellen in der Lage, hoch dynamisch ihr Erscheinungsbild zu wechseln. Wegen der vielversprechenden Ergebnisse verlängerte die DFG die Förderung um drei Jahre und stattet den Verbund mit weiteren knapp vier Millionen Euro aus.

Als Teil des Netzwerks SATURN³ suchen UDE-Forschende nach den Gründen für entstandene Therapie-Resistenzen besonders gefährlicher Krebsarten. Sie möchten neue Wege finden, um widerstandsfähige Tumorzellen bei Darm-, Bauchspeicheldrüsen- und besonders aggressiven Formen von Brustkrebs besser bekämpfen zu können. Bei der Analyse des Tumormaterials kommen Einzelzellanalysen und Künstliche Intelligenz zum Einsatz. Das Bundesforschungsministerium fördert SATURN³ für fünf Jahre mit über 15 Millionen Euro. Koordinator des Verbunds ist Prof. Jens Siveke vom Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK) und Westdeutschen Tumorzentrum (WTZ) des Universitätsklinikums Essen.

Damit sich ein Organismus entwickeln und regenerieren kann, müssen sich Zellen vermehren. Dabei werden nacheinander mehrere genau definierte Zustände durchlaufen. Deren Übergänge werden gemeinsam von den molekularen Signalen und den regulatorischen Schaltern ausgelöst. Wie dieses Zusammenspiel funktioniert, möchte das interdisziplinäre Team im Sonderforschungsbereich „Molekulare Mechanismen von Zellzustandsübergängen“ (SFB 1430) entschlüsseln. Denn das bislang unzureichend verstandene Zusammenspiel, das entscheidend ist für Zellwachstum und -teilung, kann dadurch auch ausschlaggebend sein für die Entstehung von Krebs.

Die Professoren Hemmo Meyer und Michael Ehrmann vom Zentrum für medizinische Biotechnologie leiten den SFB, der von der DFG bis 2025 mit rund zehn Millionen Euro gefördert wird. Daneben sind auch die Medizinische Fakultät sowie fünf weitere Forschungseinrichtungen beteiligt.

„Unsere wissenschaftliche Arbeit beginnt dort, wo konventionelle Ansätze ihre Grenzen erreicht haben“, so Meyer. „Die Zusammenarbeit von Forschenden aus der Biologie, Chemie und Onkologie ist daher in besonderer Weise geeignet, einen echten konzeptionellen Fortschritt im Verständnis molekularer Mechanismen zu erreichen und neuartige Therapiestrategien aufzuzeigen.“

SFB 1430: Stationärer Zustand des Zytoskeletts von Osteosarkom-Zellen (magenta: Aktin, grün: Mikrotubuli, blau: DNA) | © ZMB/ICCE

Wo entsteht Rassismus, wie wird er verbreitet und unter welchen Umständen kann er abgeschwächt werden? Diese Fragen untersucht der „Forschungsverbund Diskriminierung und Rassismus“. Das Projekt steht unter der Federführung des Interdisziplinären Zentrums für Integrations- und Migrationsforschung (InZentIM) der UDE. Die Forschenden der sechs beteiligten Institutionen wollen dabei über Einzelbeobachtungen hinausgehen und arbeiten unter anderem mit Big Data-Analysen regionaler und überregionaler Tageszeitungen sowie Social-Media-Plattformen. Sie interessieren sich besonders für die ökonomischen Folgen von Diskriminierung und Rassismus sowie die Wirksamkeit politischer Maßnahmen.

Ein weiteres bereits laufendes Kooperationsprojekt, bei dem das InZentIM ebenfalls federführend ist, wird zu einem Verbundvorhaben aufgestockt. „Die Demokratie der postmigrantischen Gesellschaft“ untersucht, welche politischen Präferenzen in der Einwanderungsgesellschaft bestehen und wie sich migrantische Akteur:innen und solche, die so wahrgenommen werden, politisch engagieren. Dabei geht es um Fragen wie: Fühlen sich die Menschen von Politiker:innen repräsentiert? Spielen Aspekte wie Alter, Geschlecht oder Migrationsgeschichte eine Rolle? Wie sieht es aus, wenn Abgeordnete selbst einen sogenannten Migrationshintergrund haben?

Beide Projekte werden vom Bundesministerium für Familie, Senioren, Frauen und Jugend mit insgesamt fünf Millionen Euro gefördert und laufen bis 2024. Das Deutsche Zentrum für Integrations- und Migrationsforschung (DeZIM) setzt damit als ein zentraler Akteur den Kabinettsbeschluss der Bundesregierung zur Bekämpfung von Rechtsextremismus und Rassismus um.

Zweidimensionale Materialien sind extrem dünn und bestehen teilweise nur aus einer einzigen Lage von Atomen. Besonders interessant sind sie, weil sie einzigartige elektrische und optische Eigenschaften haben und sich aufgrund ihrer hohen mechanischen Stabilität rollen, falten oder dehnen lassen. Das neue internationale Graduiertenkolleg 2D-MATURE (GRK 2803) an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften mit Beteiligung der Fakultät für Physik wird sich mit zwei Fragen beschäftigen: Wie lassen sich zweidimensionale Materialien in großen Mengen herstellen, und wie verhalten sie sich, wenn man sie mit anderen Materialien kombiniert, und zwar so, dass sie in Produkten eingesetzt werden können?

Ziel ist es, neue Methoden und Prozesse zu entwickeln, um Anwendungen im industriellen Maßstab zu ermöglichen, zum Beispiel in Leuchtdioden oder Batterien. Das Kolleg wird von Prof. Gerd Bacher geleitet und mit rund sieben Millionen Euro von der DFG gefördert. Die Promovierenden, die am Center for Nanointegration Duisburg-Essen (CENIDE) forschen, werden mit kanadischen Kolleg:innen an der University of Waterloo zusammenarbeiten.

Ohne hochspezialisierte Immunzellen hätte unser Körper gegen Umweltkeime keine Chance. Eine besonders bedeutende Art sind die neutrophilen Granulozyten, kurz Neutrophile. Diese stellen den größten Anteil der körpereigenen zellulären Immunabwehr dar. Mit ihrer Entwicklung, Funktion und ihrem Verhalten befasst sich ein neuer Sonderforschungsbereich/Transregio (TRR 332). An diesem ist die Medizinische Fakultät mit fünf von 18 Teilprojekten beteiligt. Die Teams um Prof. Matthias Gunzer untersuchen, wie genau Neutrophile feindlich gesinnte Mikroorganismen identifizieren und zerstören, wie sie das Wachstum von Tumoren beeinflussen oder Schlaganfälle schwerer machen können. Die DFG fördert den Verbund mit insgesamt 11,5 Millionen Euro, davon gehen 3,2 Millionen Euro an die UDE.

Windparks, Photovoltaikanlagen und Gezeitenkraftwerke liefern nachhaltig Strom – aber nicht gleichmäßig. Das zentrale, bisher ungelöste Problem ist daher die Speicherung momentan nicht benötigter Energie. Eine vielversprechende Option sind Carnot-Batterien, die Energie in Form von Wärme speichern. Die DFG richtet nun ein neues Schwerpunktprogramm (SPP) unter der Leitung der UDE ein und stellt dafür ab 2023 rund 2,5 Millionen Euro jährlich zur Verfügung.

Eine Carnot-Batterie speichert Energie als Wärme in preisgünstigen Materialien wie Wasser, Stein oder in Form von Salzschmelzen. Bei Bedarf wird diese zum Beispiel durch Dampfturbinen in elektrische Energie, also Strom, zurückgewandelt. Obwohl das Prinzip schon lange bekannt ist, gibt es bisher kaum verlässliche Daten zu Wirkungsgraden, Kosten oder gar zum konkreten Anwendungspotenzial bei der Energiespeicherung.

Diese Lücke will das SPP „Carnot-Batterien: Inverser Entwurf vom Markt bis zum Molekül“ mit seinem grundlegend neuen Ansatz der „Top-down-Methodik“ nicht nur schließen, sondern gleich mit dem bestmöglichen Endergebnis überwinden.

„Wir analysieren gemeinsam mit Ökonom:innen, was tatsächlich benötigt wird, und suchen nach den physikalisch-technischen Möglichkeiten und Grenzen“, bekräftigt Prof. Burak Atakan, Leiter des Fachgebiets „Thermodynamik“ am Institut für Verbrennung und Gasdynamik und Sprecher des neu eingerichteten SPP 2403.

„Dann gehen wir in Schritten immer weiter ins Detail, ermitteln die bestmögliche Betriebsweise, geeignete Schaltungen, passende Substanzen und deren ideale Kombinationen – um am Ende die optimale Carnot-Batterie zu entwickeln.“