Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert drei Sonderforschungsbereiche (SFB) an der TU Dresden in den kommenden vier Jahren mit insgesamt rund 29 Millionen Euro. Neu eingerichtet werden zwei SFB zu den Forschungsgebieten Carbonbeton und 2D-Materialien. Ein SFB der Psychologie wird zum zweiten Mal verlängert. „Dies ist eine hervorragende Nachricht für die TU Dresden und unterstützt die weitere Entwicklung der Universität“, sagt Rektor Prof. Hans Müller-Steinhagen. „Den drei Sprechern und ihren Teams gratuliere ich von Herzen und wünsche Ihnen viel Erfolg bei ihren ambitionierten Vorhaben.“

Neuartige Nanomaterialien: SFB 1415 „Chemie der synthetischen zweidimensionalen Materialien“

Die Wirtschaft des 21. Jahrhunderts wird durch fortschrittliche Materialien für Elektronik und Technologie ermöglicht und beflügelt. In diesem Zusammenhang, haben sich in den letzten zehn Jahren zweidimensionale Materialien (2DMs) zu einem beliebten Wissenschaftsgebiet entwickelt, weil sie ein großes Potenzial für Anwendungen bieten: von elektronischen Geräten bis hin zur Katalyse, von der Informationstechnologie bis hin zur Medizin. 2DMs bezeichnen eine Klasse von Nanomaterialien die aus nur einer oder sehr wenigen (<10) Schichten von Atomen oder Molekülen bestehen.

Der Sonderforschungsbereich (SFB) 1415 „Chemie der synthetischen zweidimensionalen Materialien“ widmet sich der kontrollierten „Bottom-up“-Synthese und der Entwicklung neuartiger synthetischer 2DMs mit hoher struktureller Präzision. Darüber hinaus fokussieren sich die Forscher auf die Entwicklung von in-situ und ex-situ spektroskopischen, mikroskopischen und diffraktiven Charakterisierungsmethoden. Der dritte Schwerpunkt der Forschungsinitiative befasst sich mit der theoretischen Auseinandersetzung der chemischen und physikalischen Phänomene von 2DMs mit Hilfe fortschrittlicher theoretischer Methoden und Modelle sowie der Vorhersage der Entstehung von 2DMs und ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften.

Sprecher: Prof. Xinliang Feng, Stellv. Sprecher: Prof. Thomas Heine (beide TU Dresden)
Partner: TU Dresden, (cfaed, Professur für Molekulare Funktionsmaterialien), Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Leibnitz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Leibnitz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Universität Ulm
Fördersumme: ca. 7,7 Mio. Euro

Neue Baukunst: SFB/TR 280 „Konstruktionsstrategien für materialminimierte Carbonbetonstrukturen – Grundlagen für eine neue Art zu bauen“

Neue Materialien ermöglichen neue Bauformen und Konstruktionsarten. Was so einfach klingt, ist in der Realität oft ein langer Weg. Im Bauwesen dauern Innovationsprozesse aufgrund hoher Anforderungen an Sicherheit und Dauerhaftigkeit und wegen aufwändiger Normungs- und Zulassungsverfahren besonders lange. Dies gilt auch und insbesondere für leistungsfähige Baustoffkombinationen wie Textil- und Carbonbeton, die einen Paradigmenwechsel oder gar eine Revolution im Bauen mit Beton, dem weltweit mengenmäßig wichtigsten Baustoff, mit sich bringen werden. Mit Carbonbeton können der enorme Ressourcenverbrauch und der CO₂-Ausstoß der Bauindustrie wesentlich verringert, aber auch zusätzliche Funktionen erschlossen werden. Erste Bauprojekte verdeutlichten aber, dass trotz der neuen Möglichkeiten weiter nach traditionellen, dem Stahlbeton entlehnten Konstruktionsprinzipien gebaut wird, herkömmliche Materialien also lediglich substituiert werden. Erst in Verbindung mit intelligenten Konstruktionsstrategien wird das volle Potenzial des innovativen Werkstoffs Carbonbeton zukünftig ausgenutzt werden.

Während in vorangegangenen Forschungsprojekten die Grundlagen und die Anwendbarkeit des neuen Materials Carbonbeton untersucht wurden, werden in diesem SFB/TRR mit insgesamt 26 Forschenden neue Konstruktionsstrategien für Carbonbeton erforscht. Ziel ist es, dass das neue Materialkomposit Carbonbeton das bisherige Material Stahlbeton nicht nur ersetzt, sondern dass neue Wege des Konstruierens gefunden werden, die speziell auf die Eigenschaften von Carbonbeton zugeschnitten sind, um das volle Leistungspotenzial von Carbonbeton ausschöpfen zu können.

Baustoffgerechte Methoden für das Entwerfen, Modellieren und Konstruieren mit neuen Werkstoffen bedürfen einer tiefergehenden Grundlagenforschung, eines ganzheitlichen Ansatzes. Für Carbonbeton bedeutet dies werkstoffgerechte Leichtbauprinzipien. Zentrale Ideengeber für innovative Bauelemente, die Kräfte überwiegend durch Normalspannungen abtragen, sind sowohl die Botanik als auch weitere bauferne Fachbereiche wie etwa Mathematik und Kunst. Dabei ist die Entwicklung neuartiger Strukturen eng verknüpft mit Fragen der Herstellbarkeit unter Berücksichtigung einer begleitenden produktbezogenen Nachhaltigkeitsbewertung und einer adäquaten Weiterentwicklung des Werkstoffkomposits selbst. Die als zielführend erkannten Konstruktionsstrategien ermöglichen eine vollkommen andere Formensprache. Die neuen Konstruktionsstrategien und Werkstoffkombinationen reduzieren Ressourcen- und Energieverbrauch durch bisher unbekannte Leichtbauprinzipien bei gleichzeitig hoher Gebrauchstauglichkeit, Tragsicherheit und Dauerhaftigkeit und spiegeln sich auch in einer anspruchsvollen Ästhetik wider, die sich zu einer neuen „Kunst des Bauens“ entwickeln kann. Der langjährige Forschungsverbund von TUD und RWTH bündelt die vorhandenen exzellenten Kompetenzen und wird bei der Erforschung des materialminimierten Bauens mit mineralischen Kompositen eine international sichtbare Vorreiterrolle einnehmen.

Sprecher: Prof. Manfred Curbach, TU Dresden
Partner: TU Dresden, RWTH Aachen University, IPF Dresden
Fördersumme: ca. 12 Mio. Euro

Die Mechanismen des Willens entschlüsseln: SFB 940 „Volition und kognitive Kontrolle: Mechanismen, Modulatoren, Dysfunktionen“

Der Sonderforschungsbereich geht bereits in die dritte Runde. Das 60-köpfige Team aus Psychologen und Neurowissenschaftlern der TU Dresden wird zusammen mit Kooperationspartnern der Charité Berlin nun für weitere vier Jahre den Geheimnissen der willentlichen Selbststeuerung auf den Grund gehen. Der SFB 940 hat sich zum übergeordneten Ziel gesetzt, die kognitiven und neuronalen Mechanismen zu entschlüsseln, die der Fähigkeit zur willentlichen Kontrolle der eigenen Handlungen und Gefühle zugrunde liegen und zu verstehen, wie es zu Beeinträchtigungen der Selbststeuerungsfähigkeit kommt. Diesen Erkenntnissen sind die Wissenschaftler in den vergangenen acht Jahren bereits ein gutes Stück nähergekommen. So gelang es beispielsweise mit Hilfe der Kombination psychologischer Experimente und funktioneller Bildgebungsmethoden, Regionen im Frontalhirn zu identifizieren, in denen Absichten und Ziele aufrechterhalten und gegen den Einfluss störender Umweltreize oder unerwünschter Handlungsimpulse abgeschirmt werden. Darüber hinaus konnten die neuronalen Schaltkreise entschlüsselt werden, die der willentlichen Steuerung zielgerichteter Handlungen im Unterschied zu automatisierten Gewohnheiten zugrunde liegen. Die neu gewonnenen Erkenntnisse über die Mechanismen menschlicher Entscheidungen und der Handlungssteuerung haben maßgeblich dazu beigetragen, besser zu verstehen, wie es zu Beeinträchtigungen der Selbstkontrolle kommt und warum Menschen in ihrem Alltag häufig kurzsichtige Entscheidungen treffen, die mit negativen Folgen für den Einzelnen und hohen gesellschaftlichen Kosten verbunden sind. Der Sprecher des Sonderforschungsbereichs, Prof. Thomas Goschke, erklärt den Erfolg des SFBs damit, dass dieser in „innovativer Weise interdisziplinäre Grundlagenforschung zu neurokognitiven Grundlagen der willentlichen Handlungssteuerung mit klinisch und gesellschaftlich relevanten Anwendungsfelder verbindet“.

In der dritten Förderperiode wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun unter anderem untersuchen, ob sich anhand von gestörten neurokognitiven Prozessen langfristig das Risiko von Suchterkrankungen und anderen psychischen Störungen prognostizieren lässt, warum es unter starkem Stress zu Beeinträchtigungen der Selbstkontrolle kommt und wie sich solche Beeinträchtigungen auf soziale Interaktionen auswirken. Langfristige Vision ist es, so Goschke, auf der Basis neuer Einsichten in die neurokognitiven Grundlagen der willentlichen Handlungssteuerung Grundlagen für eine verbesserte Prävention und Therapie von Störungen der willentlichen Selbststeuerung zu legen und damit auch neue Impulse für den gesellschaftlichen und philosophischen Diskurs über die Willensfreiheit zu setzen. https://tu-dresden.de/sfb940

Sprecher: Prof. Thomas Goschke, TU Dresden
Partner: TU Dresden, Charité Berlin
Fördersumme: ca. 10 Mio. Euro

Informationen für Journalisten:
SFB 1415: 2D-Materialien
Prof. Xinliang Feng (Sprecher)
Tel.: 0351 463-43251

Prof. Thomas Heine (Stellv. Sprecher)
Tel.: 0351 463-37637

SFB/TR 280: Carbonbeton
Prof. Manfred Curbach
Tel.: 0351 463-37660

SFB 940: Volition und Kognitive Kontrolle
Prof. Thomas Goschke,
Tel.: 0351 463-34695 oder 0172 3554785