Trefft engagierte Wissenschaftler in Forschung und Lehre

Die insgesamt vier Fachgruppen im Bereich Weiche Materie am Institut für Physik, in Verbindung mit vier weiteren kooperierenden Arbeitsgruppen am Institut für Chemie und drei außerhalb der Fakultät am Standort Halle (Saale) sind deutschlandweit etwas Besonderes. Die Physikprofessuren behandeln die Themen Experimentelle Polymerphysik, Kernresonanzspektroskopie (NMR), Theoretische Polymerphysik und Biophysik.

… einführenden und weiterführenden Themen zur Physik der Proteine und synthetischen Polymere …

Alles in allem forschen mehr als 40 Postdocs, Doktoranden, Master- und Bachelorstudenten an aktuellen Fragestellungen der Polymer- und Biophysik. Ob dabei biologische Polymere (Proteine) oder synthetische Polymere untersucht werden, hängt von der Arbeitsgruppe ab. Die Professoren bieten eine breite Palette an einführenden und weiterführenden Themen zur Physik der Proteine und synthetischen Polymere in ihren Vorlesungen für Euch an.

Polymere bilden vielfach Strukturen auf der Nanoskala aus. Die Fachgruppe Experimentelle Polymerphysik untersucht die entsprechenden Mechanismen der Selbstorganisation (Mikro- und Nanophasenseparation) und entwickelt Methoden um wohldefinierte nanostrukturierte Materialien zu erzeugen. Ein Schwerpunkt der Forschung ist die Untersuchung von Kristallisationsprozessen in Polymeren. Polymere kristallisieren nur unvollständig und bilden teilkristalline Materialien. Ziel ist es, die dahinterstehenden molekularen Mechanismen zu verstehen und quantitativ zu beschreiben. Dies ist z. B. von großer Wichtigkeit für elektrisch leitfähige Polymere. Die teilkristalline Struktur bestimmt dabei wesentlich die elektrischen Eigenschaften, welche für die organische Photovoltaik eine wichtige Rolle spielen.
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In der Fachgruppe Kernresonanzspektroskopie werden moderne Techniken der kernmagnetischen Resonanz und anderer Spektroskopiemethoden eingesetzt. Mittels dieser Techniken wird die Struktur und die molekulare Beweglichkeit in modernen Funktionsmaterialien auf Basis von Polymeren (Kunststoffen und Biopolymeren) oder Flüssigkristallen untersucht. Der Schwerpunkt liegt auf der Grundlagenforschung. Hinzu kommen industriell relevante Fragestellungen, insbesondere im Bereich Gummimaterialien, z.B. für Reifenanwendungen.
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Das Design neuer polymerbasierter Materialien erfordert das Verständnis der Struktur und Dynamik auf der molekularen Skala. Die Computersimulationen der Fachgruppe Theoretische Polymerphysik liefern die benötigten Einblicke in die molekularern Prozesse. Verwendet werden hierfür chemisch realistische und vergröberte Modelle. Die Hierarchie von Längen- und Zeitskalen in den komplexen molekularen Architekturen erfordert eine Modellierung mit Hilfe von Multiskalen-Ansätzen. Die Arbeitsgruppe entwickelt hierfür Modelle und Methoden für effiziente Molekulardynamik und Monte-Carlo-Simulationen. Schon ein einzelnes Biopolymer kann phasenübergangsähnliche Phänomene, wie Proteinfaltung, zeigen. Die Suche nach einem grundlegenden Verständnis dieses Phänomens aus Sicht der Statistischen Physik verbindet Polymertheorie mit Biophysik und Biologie.
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Die Fachgruppe Biophysik beschäftigt sich mit hochauflösender NMR-Spektroskopie von Biomolekülen, der biophysikalischen Charakterisierung der Proteinfaltung sowie mit zeitaufgelöster NMR-Spektroskopie zur Untersuchung von Proteinreaktionen. Mit diesen Methoden versuchen wir die Strukturbildung sowie die Struktur- und Dynamik-Wirkungsbeziehung von Proteinen und ihren Zielmolekülen zu verstehen.
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