ERC-Projekte

AlgoHex

Algorithmic Hexahedral Mesh Generation

ERC Starting Grant

Forschungsleitung: Prof. David Bommes, Institut für Informatik

Digitale Geometriedarstellungen sind heute ein wesentlicher Bestandteil vieler Anwendungen, wie z.B. CAD/CAM, Fertigung, Formoptimierung, Biomedizintechnik und numerische Simulation. Unter den volumetrischen Diskretisierungen sind hexaedrische Netze, d.h. eine Zerlegung der Domäne in konforme würfelförmige Elemente, der "Heilige Gral". Für Simulationen bieten sie eine Genauigkeit und Effizienz, die mit Alternativen wie tetraedrischen Netzen nicht erreicht werden kann, insbesondere bei PDE höherer Ordnung. Bisher ist die automatische sechsflächige Vernetzung allgemeiner volumetrischer Domänen ein langjähriges, notorisch schwieriges und offenes Problem.

Das Hauptziel des AlgoHex-Teams ist es, Algorithmen für die automatische hexadrische Vernetzung von allgemeinen volumetrischen Domänen zu entwickeln, die (i) robust, (ii) skalierbar und (iii) präzise Kontrolle über Regularität, Approximationsfehler und Elementgröße/Anisotropie bieten. Der wissenschaftliche Ansatz ist darauf ausgelegt, die Erfolgsgeschichte der neuesten Algorithmen auf der Basis von Ganzzahlrasterkarten für die 2D-Quadrantenvernetzung nachzuahmen. Die zugrundeliegende Methodik bietet die wesentliche globale Sicht auf das Problem, das in früheren Versuchen fehlte, meist scheiterte sie an lokalen Überlegungen, die zu globalen Inkonsistenzen führten. Die vorläufigen Ergebnisse der hexadäquaten Vernetzung von Ganzzahlkarten sind ermutigend und ein Durchbruch ist in Sicht.

BEAM-EDM

Unique Method for a Neutron Electric Dipole Moment Search using a Pulsed Beam

ERC Starting Grant

Forschungsleitung: Prof. Florian Piegsa, Albert Einstein Center for Fundamental Physics

Das Projekt BEAM-EDM umfasst die Erforschung und Anwendung neuartiger Präzisionsmethoden auf dem Gebiet der Niederenergieteilchenphysik. Ziel des Programms ist es, ein unabhängiges und wettbewerbsintensives Experiment zur Suche nach einer CP-Symmetrie zu führen, die das elektrische Neutronendipolmoment (EDM) verletzt, sowie nach neuen exotischen Wechselwirkungen unter Verwendung hochempfindlicher Neutronen- und Protonenspinresonanztechniken.
Die Messung des Neutronen-EDM gilt als eines der wichtigsten grundlegenden physikalischen Experimente bei niedriger Energie. Es stellt einen vielversprechenden Weg dar, um neue Physik jenseits des Standardmodells (SM) zu finden und beschreibt einen wichtigen Mechanismus zum Verständnis der beobachteten Asymmetrie von Großmaterie und Antimaterie in unserem Universum. Das Projekt folgt einem neuartigen Konzept, das vorsieht, einen gepulsten Neutronenstrahl mit hoher Intensität anstelle der etablierten Verwendung von lagerfähigen ultrakalten Neutronen einzusetzen. Diese komplementäre Methode bietet die Möglichkeit, zwischen dem Signal aufgrund eines Neutronen-EDM und vorher begrenzenden systematischen Effekten zu unterscheiden und sollte zu einem verbesserten Ergebnis im Vergleich zum derzeit besten Neutronen-EDM-Strahlexperiment führen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden den Grundstein für den Erfolg eines groß angelegten Experiments für die europäische Spallationsquelle in Schweden bilden. 
Eine zweite wissenschaftliche Kampagne, die sich auf die Suche nach exotischen Kurzstrecken-Interaktionen und den damit verbundenen leichten Bosonen konzentriert, wird unter Verwendung von Kernspin-Präzessionsverfahren durchgeführt.  Dies ist ein aufstrebendes Forschungsfeld, das durch verschiedene Erweiterungen des SM motiviert ist. Ziel dieses Projekts ist es, mit Hilfe von Neutronen und Protonen nach zusätzlichen Wechselwirkungen zwischen gewöhnlichen Teilchen, die durch neue Bosonen vermittelt werden, und nach sogenannten Dunkelstoff-Achsen zu suchen.
Beide Themen beschreiben ehrgeizige und einzigartige Anstrengungen. Sie verwenden verwandte Techniken, behandeln wichtige Fragen der Grundlagenphysik und haben das Potenzial für einen erheblichen wissenschaftlichen Einfluss.

deepSLice

deepSLice

ERC Advanced Grant

Forschungsleitung: Prof. Hubertus Fischer, Klima- und Umweltphysik

Das wohl ambitionierteste Ziel der internationalen Eiskerngemeinschaft für die Zukunft ist das Ziel, einen Eiskern zu bohren, der die letzten 1,5 Myr kontinuierlich abdeckt. Dies wird es unter anderem ermöglichen, den Einfluss von Treibhausgasen auf die rätselhafte Verschiebung von glazialen/interglazialen Zyklen mit einer Periodizität von 40.000 Jahren vor 900.000 Jahren vor der Gegenwart zu den 100.000 Jahreszyklen im späten Quartär zu untersuchen. Die europäische Eiskerngemeinschaft, zu der die Eiskerngruppe der Abteilung für Klima- und Umweltphysik der Universität Bern gehört, wird in den kommenden Jahren im Rahmen des EU-Projekts "Beyond EPICA - Oldest Ice Core" einen solchen Eiskern bohren, das durch EU- und nationale Beiträge, zum Beispiel durch den SNF, finanziert wird. 
Aufgrund des Gletscherflusses wird sich der Klimarekord von mehr als 700 Kilometern eines so ältesten Eiskerns jedoch auf die untersten 200 Meter des Eisschildes beschränken. Dementsprechend wird diese Aufzeichnung stark komprimiert und die für Eiskernanalysen verfügbare Eismenge stark begrenzt sein. So kann das Ziel, alle Klimadaten aus dieser begrenzten Eismenge zu erhalten, nur mit neuartigen Analyseverfahren erreicht werden, die sich durch Empfindlichkeit, Präzision und Probenverbrauch gegenüber früheren Ansätzen auszeichnen. Im ERC Advanced Grant deepSLice von Prof. Hubertus Fischer wird derzeit genau ein solcher neuer analytischer Ansatz entwickelt, bestehend aus einer neuen quantitativen semikontinuierlichen Sublimationsextraktion für Eiskerngasproben in Verbindung mit einem zweiwelligen Quantenkaskadenlaserspektrometer zur Messung von CO2-, CH4-, N2O- und CO2-Isotopen auf nur 15 g Eis. Das Laserspektrometer wird in enger Zusammenarbeit mit dem Grouf von Dr. Lukas Emmengger an der Eidgenössischen Materialprüfungsanstalt Empa entwickelt.

EXOKLEIN

Das Klima und die Bewohnbarkeit kleiner Exoplaneten um Rote Sterne herum

ERC Consolidator Grant

Forschungsleitung: Prof. Kevin Heng, Center for Space and Habitability

Die Erkennung von Leben außerhalb unseres Sonnensystems ist nur durch die Fernerkundung der Atmosphäre von Exoplaneten möglich. Die jüngste Entdeckung, dass kleine Exoplaneten um kühle, rote Sterne herum häufig sind, bietet eine spannende Gelegenheit, die Atmosphäre erdähnlicher Welten zu erforschen. Motiviert durch diese Offenbarung schlägt das EXOKLEIN-Projekt vor, einen ganzheitlichen Klimarahmen zu entwickeln, um astronomische Beobachtungen im Kontext der Atmosphäre, der Geochemie und der Biosignaturen des Exoplaneten zu verstehen. Die vorgeschlagene Forschung ist in drei Hauptthemen unterteilt. Forschungsthema 1 zielt darauf ab, ein virtuelles Labor einer Atmosphäre zu bauen, das die Dynamik der Atmosphäre, Chemie und Strahlung sowie deren Wechselwirkungen berücksichtigt. Forschungsthema 2 zielt darauf ab, den Carbonat-Silikat-Zyklus (auch bekannt als der langfristige Kohlenstoffzyklus) zu verallgemeinern, indem Variationen in der Gesteinszusammensetzung, dem Wassergehalt und den atmosphärischen Bedingungen berücksichtigt werden. Der Carbonat-Silikat-Kreislauf ist wichtig, da er das langfristige Vorhandensein von Kohlendioxid (ein lebenswichtiges Treibhausgas) in der Atmosphäre reguliert. Forschungsthema 3 zielt darauf ab, die Langzeitstabilität von Biosignaturgasen im Kontext des Klimas zu untersuchen. Insgesamt wird das EXOKLEIN-Projekt unser Verständnis davon, ob die Umgebungen von felsigen Exoplaneten um rote Sterne herum stabil und lebensfördernd sind und ob die verräterischen Signaturen des Lebens von Astronomen erkannt werden können, deutlich verbessern.

EXPLO

Erforschung der Dynamik und der Ursachen des prähistorischen Wandels der Landnutzung in der Wiege der europäischen Landwirtschaft

ERC Synergy Grant

Forschungsleitung: Prof. Willy Tinner, Institut für Pflanzenwissenschaften & Oeschger Center for Climate Change Research/Prof. Albert Hafner, Institut für Archäologische Wissenschaften

Vor mehr als 8000 Jahren ermöglichten technologische und soziale Durchbrüche die Einführung der Landwirtschaft von Westasien nach Griechenland und damit erstmals nach Europa. Im ERC-Synergieprojekt EXPLO (Exploring the dynamics and causes of prehistoric land use change in the cradle of European farming) arbeiten wir mit Archäologen der Universität Bern (Head Albert Hafner), der University of Oxford (Head Amy Bogaard) und der University of Thessaloniki (Head Kostas Kotsakis) zusammen. Während die Archäologen mit Aufzeichnungen vor Ort (z.B. in ehemaligen Siedlungen) arbeiten, analysieren wir als Biologen und Klimawissenschaftler externe Naturarchive (z.B. Seen), um die Zusammenhänge zwischen Vegetation, Landnutzung, Feueraktivität und Klima mit sehr hoher zeitlicher Auflösung und Präzision zu untersuchen. Ziel ist es, ununterbrochene Beweise für die prähistorische Landnutzungsleistung im Laufe der Zeit zu erhalten, die fragmentarische archäologische Aufzeichnungen vor Ort ergänzen.  Hochpräzise und auflösende Chronologien ermöglichen es, Zeitreihen außerhalb des Standorts (z.B. Landnutzung, Klima, Erosion, Eutrophierung, Feuer, Browsing) mit der archäologischen Aufzeichnung vor Ort abzugleichen. Eine zentrale Frage ist: War die Einführung der Landwirtschaft in Europa von Anfang an erfolgreich (Revolutionshypothese) oder musste die Einführung von Nutzpflanzen und Tieren aus dem trockenen und heißen Nahen Osten dauerhaft an das kühle und feuchte lokale Klima angepasst werden (Evolutionshypothese)? Als Ökologen sind wir auch daran interessiert zu beurteilen, wie die dichten Wälder Europas auf anthropogene Störungen im Zusammenhang mit der ersten Landwirtschaft reagiert haben, z.B. auf Brandrodungen. Die gemeinsamen ökologischen und gesellschaftlichen Erkenntnisse werden es ermöglichen, bessere Einblicke in Ursachen und Auswirkungen prähistorischer gesellschaftlicher Veränderungen zu gewinnen, einschließlich der Verwundbarkeit und Widerstandsfähigkeit des Klimas, z.B. durch technologische Innovationen.

G-EDIT

Mechanismen der RNA-gesteuerten Genombearbeitung in Eukaryonten

ERC Consolidator Grant

Forschungsleitung: Prof. Mariusz Nowacki, Institut für Zellbiologie

Das ERC-Projekt "G-EDIT" konzentriert sich auf die Untersuchung der Rolle der transgenerativen RNA bei der Eliminierung transponierbarer Elemente.

OSIRIS

Organic semiconductors interfaced with biological environments

ERC Starting Grant

Studienleitung: Prof. Natalie Banerji, Departement für Chemie und Biochemie

Prof. Banerjis Team nutzt die Spektroskopie, um die organische Bioelektronik besser zu verstehen. Der Begriff "Bioelektronik" bezieht sich auf den Einsatz von Elektronik im biologischen Kontext, zum Beispiel Elektroden, die das Nervensystem stimulieren, Hochleistungssensoren, die die biologischen Funktionen des Körpers überwachen, oder künstliche Netzhäute, die das Sehvermögen wiederherstellen. Um die inhärente Bio-Inkompatibilität von Metall- oder anorganischen Elektroden zu überwinden, können stattdessen organische Materialien wie Dünnschichten aus konjugierten Polymeren (eine Art halbleitender Kunststoff) verwendet werden. Außerdem können sich diese Dünnschichten dank ihrer Flexibilität perfekt an Oberflächen wie die Haut anpassen. Um diese neue und sehr vielversprechende Technologie besser nutzen zu können, müssen wir die Wechselwirkung zwischen organischen Halbleiterdünnschichten  und dem biologischen, wässrigen Medium verstehen. OSIRIS erforscht einen originellen Ansatz für dieses Problem: Die ultraschnelle Spektroskopie. Dabei werden Licht-Materie-Wechselwirkungen mit extrem kurzen Laserpulsen gemessen. So nutzen wir beispielsweise nichtlineare Wechselwirkungen zwischen mehreren dieser Lichtpulse, um sehr spezifisch die molekulare Struktur an der fest-flüssig-Grenzfläche zu bestimmen, oder wir erforschen den Transport von Ladungen und biologischen Ionen innerhalb organischer Dünnschichten mit Ferninfrarot (Terahertz)-Licht. Darüber hinaus untersuchen wir für Anwendungen des künstlichen Sehens, wie sich Ladungen, die durch die Beleuchtung der Dünnschichten erzeugt werden, an der Grenzfläche anreichern und die neuronale Aktivität stimulieren.

PALAEO-RA

A Palaeoreanalysis To Understand Decadal Climate Variability

ERC Advanced Grant

Forschungsleitung: Prof. Stefan Brönnimann, Geographisches Institut

PALAEO-RA kombiniert numerische Modellierung und mathematische Techniken mit historischen, dokumentierten Daten und Messungen sowie dynamischen Analysen, um eine umfassende Rekonstruktion des globalen Klimas der letzten sechs Jahrhunderte zu erstellen. Die "Paläo-Reanalyse" wird global vollständige, dreidimensionale monatliche Felder vieler Variablen liefern und damit dynamische Interpretationen vergangener Klimaereignisse ermöglichen.

PERVOL

Wahrnehmung von flüchtigen Pflanzenbestandteilen

ERC Starting Grant

Forschungsleitung: Prof. Matthias Erb, Institut für Pflanzenwissenschaften

Die Fähigkeit, organische Chemikalien zu produzieren und wahrzunehmen ist für die meisten Zellorganismen unerlässlich. Pflanzenblätter, die etwa von pflanzenfressenden Insekten angegriffen werden, beginnen eine durch die pflanzenfressenden Insekten induzierte distinkte Mischungen von flüchtigen Pflanzenbestandteilen freizusetzen, was wiederum von Gewebe, das nicht attackiert wird, wahrgenommen werden kann. Diese Gewebe reagieren schneller und stärker auf einen Angriff von pflanzenfressenden Insekten. Eine grosse Frage, die das momentane Verständnis der Kommunikation mittels flüchtigen Pflanzenbestandteilen einschränkt, ist, wie Pflanzen flüchtige Pflanzenbestandteile, die durch pflanzenfressende Insekten freigesetzt wurden, wahrnehmen. Können Pflanzen Gefahr riechen, indem sie bestimmte flüchtige Bestandteile mit spezifischen Rezeptoren entdecken? Oder gibt es andere Mechanismen? Das Kernziel von PERVOL ist, diese Fragen zu adressieren indem 1) ein neues Probeentnahmesystem mit hohem Durchsatz für genetische Screens der Wahrnehmung von flüchtigen Bestandteilen entwickelt wird, 2) Verwendung des Systems zur Identifizierung molekularer Mechanismen der Wahrnehmung von flüchtigen Bestandteilen und Erzeugung von Mutanten, die unempfindlich gegenüber flüchtigen Bestandteilen sind um damit neue biologische Funktionen für das Priming von flüchtigen Bestandteilen aufzudecken. Im Falle eines Erfolgs wird PERVOL technologische Standards setzen, indem der Community ein innovatives und mächtiges Probeentnahmesystem für flüchtige Bestandteile zur Verfügung gestellt wird. Darüber hinaus wird es das Feld der Forschung über flüchtige Pflanzenbestandteile vorantreiben, indem es die Mechanismen der Wahrnehmung von durch pflanzenfressenden Insekten hervorgerufene flüchtigen Bestandteilen aufklärt, neue genetische Ressourcen für funktionelle Untersuchungen der Signalisierung mittels flüchtigen Bestandteilen generiert und neue potenzielle biologische Funktionen der Wahrnehmung von durch pflanzenfressenden Insekten hervorgerufene flüchtigen Bestandteilen testet.

PROMOTING

PROgrade Metamorphose MOdeling: ein neues petrochronologisches und rechnerisches Framework

ERC Starting Grant

Forschungsleitung: Dr. Pierre Lanari, Institut für Geologie

Wenn Gestein aus der Erdkruste ins Erdinnere absinkt und sich erhitzt, durchläuft es eine fortlaufende Umwandlung, bei der Flüssigkeiten freigesetzt werden. Diese spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Erdbeben, bei Magmatismus, beim Wachstum der Erdkruste oder bei globalen geochemischen Kreisläufen. Es gibt verschiedene Hypothesen über diese Wechselwirkungen zwischen Gestein und Flüssigkeiten (Fluid-Gestein-Wechselwirkung) in der Erdkruste. Es bleibt jedoch eine grosse Herausforderung, Fluidflüsse in Krustengesteinen zu erkennen, zu quantifizieren und ihre Pfade zu modellieren. 
Das Ziel des Projekts «PROMOTING» ist es, mit Hilfe von Computersimulationen zu verstehen, wie Flüssigkeiten die Gesteinsumwandlung im Erdinnern in einer Tiefe zwischen 5 und 100 Kilometern beeinflussen. Dazu entwickeln die Forschenden hochauflösende Bildgebungstechniken für die Gesteinsanalyse und erstellen das bisher erste Computermodell der Metamorphose (Veränderung der mineralogischen Zusammensetzung eines Gesteins), das die Bewegung von Flüssigkeiten von der Gesteins-Ebene bis zu Krustenabschnitten integriert. Die Ergebnisse der Computersimulation können mit geochemischen Daten von Gestein aus aller Welt verglichen werden.

RESPEC

Rekonstruktion der durch Bestäuber vermittelten pflanzlichen Artbildung durch Identifizierung und Substitution der verursachenden Mutationen

ERC Advanced Grant

Forschungsleitung: Prof. Cris Kuhlemeier, Institut für Pflanzenwissenschaften

Ein zentrales Ziel der heutigen Forschung zum Ursprung von Arten ist es, die Gene zu identifizieren, die zwischen entstehenden Arten funktionell unterschiedlich sind. Wenn wir die molekulargenetischen Grundlagen der Artbildung verstehen, können wir wichtige Fragen beantworten, die für Genetiker, Ökologen und Evolutionsbiologen von großem Interesse sind. Das RESPEC-Projekt wird solche "Artbildungsgene" identifizieren, anhand von vorhandenen Phylogenien nachvollziehen und den Prozess der Artbildung genetisch rekonstruieren. Die durch Bestäuber vermittelte Artbildung ist ein attraktives System, um diese Ziele zu erreichen. Veränderungen von Bestäubersyndromen sind komplex, sie bestehen aber aus unterschiedlichen Merkmalen, die individuell untersucht werden können. So sind beispielsweise die pflanzlichen Attraktivitätseigenschaften Farbe und Duft dafür bekannt, dass sie von einigen wenigen Genen kodiert werden, solche Informationen sind jedoch für morphologische Merkmale nicht verfügbar.
Die Ziele von RESPEC sind:
1.    Ersetzen der vier Hauptmutationen (Gene) für Attraktivitätsmerkmale bei mottenbestäubten Arten, um dadurch künstlich eine bienenbestäubte Art zu erzeugen (Allelsubstitutionsexperimente).
2.    Identifizierung der Haupteffektgene, die die morphologischen Unterschiede zwischen einer von Motten- und einer von Kolibris bestäubten Art ausmachen.
3.    Rekonstruktion des Artbildungsprozesses während des Übergangs der Bestäubung durch Motten zur Bestäubung durch Kolibris.
Die Identifizierung und Funktionsanalyse eines kompletten Satzes von Haupteffektgenen wird erstmals umfassende molekulare Informationen über den Prozess der Artbildung in einem einzigen System liefern. Die Allelsubstitutionsexperimente werden die Bedeutung von Haupteffektgenen bei der Artbildung zeigen, was im Gegensatz zu Darwins Sichtweise der Evolution durch allmähliche Veränderung steht. Dies ist noch nie zuvor geschehen und wurde lange Zeit für unmöglich gehalten.

SCrIPT

Stabile Chrom-Isotope als Produktivitäts-Tracer

ERC Consolidator Grant

Forschungsleitung: Prof. Samuel Jaccard, Institut für Geologie

Das Gesamtkonzept dieses Vorschlags besteht darin, die wichtigsten biogeochemischen Prozesse zu untersuchen, die räumliche und zeitliche Veränderungen der marinen Exportproduktivität modulieren, und ihre Rolle bei der Regulierung der Kohlendioxid-(CO2)-Konzentrationen in der Atmosphäre sowohl unter den gegenwärtigen Bedingungen als auch in der geologischen Vergangenheit zu bewerten. Der Austausch von CO2 zwischen der Atmosphäre und dem Meeresinneren, der durch das ozeanische Ökosystem vermittelt wird, ist ein zentraler Mechanismus, der den globalen Kohlenstoffkreislauf moduliert und somit ein wesentlicher Treiber für die Klimaentwicklung der Erde.
Das übergeordnete Ziel dieses Forschungsvorschlags ist die Entwicklung eines neuartigen Proxy zur Verfolgung von Veränderungen der globalen Stärke der biologischen Kohlenstoffpumpe (BCP) auf der Grundlage stabiler Chrom(Cr)-Isotope. Trotz seiner Bedeutung für den globalen Kohlenstoffkreislauf ist das BCP immer noch wenig eingeschränkt. In diesem Projekt wird ein Tracer untersucht, der kürzlich entwickelt wurde, um den Aufstieg von Luftsauerstoff in der Frühgeschichte der Erde zu untersuchen und ihn durch ein umfassendes, multidisziplinäres Kalibrierprogramm gründlich zu entwickeln und ihn auf die viel subtileren Redoxvariationen anzuwenden, die mit der Remineralisierung organischer Substanz im Ozean verbunden sind. Der vorgeschlagene Ansatz umfasst Phytoplanktonkulturexperimente, Wassersäulenuntersuchungen und Sedimentanalysen und zielt darauf ab, die Mechanismen der Reduktion von Cr und der damit verbundenen Isotopenfraktionierung aufzuklären. Der Proxy wird anschließend verwendet, um die Variabilität der Exportproduktion in der Vergangenheit zu rekonstruieren und ihre Rolle bei der Modulation von glazialen/interglazialen Klimaschwankungen zu bewerten. Diese vergangenen Veränderungen waren in der Regel viel langsamer als die aktuellen, anthropogenen Veränderungen. Dennoch können sie helfen, Sensibilitäten einzuschätzen und auf potenziell dominante Veränderungsmechanismen hinzuweisen. Die im Rahmen dieses Forschungsprogramms gesammelten Beobachtungen werden es ermöglichen, die Entwicklung des marinen Kohlenstoffkreislaufs und die rasch abnehmende Pufferkapazität des Ozeans zu verfeinern.

SPACE TIE

SPACE TIE

ERC Consolidator Grant

Forschungsleitung: Prof. Adrian Jäggi, Astronomisches Institut

Die Erde ist ständigen Umweltveränderungen ausgesetzt. Satellitenbeobachtungen liefern die notwendige Datengrundlage, um solche Veränderungen aufzuzeichnen, zu quantifizieren, die zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen und sich schließlich der gesellschaftlichen Herausforderung durch die beobachteten Umweltveränderungen bewusst zu werden. Ziel des Projektes SPACE TIE ist es, neue Wege zur Bestimmung eines langzeitstabilen Bezugsrahmens zu entwickeln, der für eine bestmögliche Erfassung von klimarelevanten Veränderungen mit Amplituden von 1 bis 3 mm pro Jahr, wie z.B. Meeresspiegelanstieg, erforderlich ist. Das Projekt SPACE TIE wird am Astronomischen Institut der Universität Bern (AIUB) durchgeführt. Die Bernese GNSS-Software, die seit vielen Jahren am AIUB entwickelt wird, wird eine Schlüsselrolle für die hochpräzise Analyse der relevanten geodätischen Satellitendaten spielen.

synMICs

Nutzung synergistischer Eigenschaften mesoionischer Carbenkomplexe: Unterrichten von rostigen Metallen - eine herausfordernde Katalyse

ERC Consolidator Grant

Forschungsleitung: Prof. Martin Albrecht, Departement für Chemie und Biochemie

Die Nicht-Innozenz spezifischer Liganden in Übergangsmetallkomplexen ist gut dokumentiert. So beteiligen sich mesoionische Carbene beispielsweise an Bindungsaktivierungsprozessen durch reversible Wasserstoffabscheidung. Eine solche Kooperation zwischen dem Metallzentrum und dem Liganden verflacht die potenzielle Energieoberfläche einer katalytischen Reaktion und erhöht damit die Kompetenz des Katalysators, was zu höheren Umsatzzahlen sowie der Umwandlung anspruchsvollerer Substrate führt. Ebenso wird erwartet, dass eine solche Kooperation die katalytische Aktivität von Metallzentren verbessert, die typischerweise nicht als katalytisch sehr aktiv angesehen werden, wie beispielsweise die rostigen Übergangsmetalle der ersten Reihe (Mn, Fe, Ni). Überraschenderweise wurde dieses Konzept jedoch bei der Gestaltung katalytischer Transformationen auf der Grundlage dieser erdreichen und kostengünstigen Übergangsmetalle weitgehend übersehen. Dieses Projekt wird das synergistische Potenzial mesoionischer Carbene als synthetisch sehr vielseitige und aktiv unterstützende Liganden nutzen, um Zugang zu einer neuen Generation von nachhaltigen Hochleistungskatalysatoren auf Basis von Me, Fe und Ni zu erhalten, die Redox-Transformationen wie dehydrierende Oxidationen in Frage stellen. Insbesondere 1,2,3-Triazolylidene, die durch ihren mesoionalen Charakter die Liganden-Metall-Kooperation unterstützen, werden für die (vorübergehende) Speicherung bzw. Freisetzung von Protonen und Elektronen eingesetzt. Neben der Ermöglichung anspruchsvoller Transformationen - mit offensichtlichen Auswirkungen auf die Synthesemethodik, die Energieumwandlung und die molekulare Elektronik - wird dieses Projekt neue Wege im Katalysatordesign beschreiten, die als neues Paradigma breit einsetzbar sind. Darüber hinaus wird dieses Projekt die einzigartige synthetische Vielseitigkeit der Triazolylidenvorläufer und die Möglichkeit nutzen, verschiedene funktionelle Einheiten wie Kohlenhydrate, Tenside oder Farbstoffe mit einer metallorganischen Einheit zu kombinieren, um so einen unkomplizierten Ansatz für neue Klassen von multifunktionalen Materialien für die Anwendung in Therapie und Diagnose oder als intelligente Oberflächen zu bieten.

THERA

Timing of Holocene volcanic eruptions and their radiative aerosol forcing

ERC Consolidator Grant

Forschungsleitung: Prof. Michael Sigl, Klima- und Umweltphysik

Vulkanausbrüche sind eine globale Naturgefahr und sie haben die Erd-, Klima- und Menschheitsgeschichte massgeblich geprägt. Auch in naher Zukunft werden irgendwo auf der Welt Vulkane grosse Mengen klimawirksamer Gase in die Atmosphäre schleudern und womöglich Dürren, Missernten und Hungersnöte auslösen, wie uns ein Blick in die Vergangenheit lehrt. Um auf die regionalen bis globalen Auswirkungen von Vulkanausbrüchen vorbereitet und in der Lage zu sein, die Wahrscheinlichkeit solcher Extremereignisse abzuschätzen, brauchen wir eine kontinuierliche, vollständige Zeitreihe aller klimarelevanten Vulkanausbrüche der Vergangenheit. Eine solche gibt es nicht, jedoch sind Spuren aller grossen Eruptionen im ewigen Eis der Antarktis und Grönlands wie in einem Geschichtsbuch archiviert. THERA zielt darauf ab, mit Hilfe von Eisbohrkernen globalen Vulkanismus seit dem Ende der letzten Eiszeit zu rekonstruieren, um dessen Einfluss auf die Klimaentwicklung in Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft zu verstehen. Kolossale Vulkanausbrüche sind neben Einschlägen von Asteroiden und Kometen die einzige Naturgefahr von globalem Ausmass – wobei Vulkanausbrüche um ein Vielfaches wahrscheinlicher sind. Das Risiko dieser Naturgefahr umfasst zwei Faktoren, die unabhängig voneinander sind: einerseits die Häufigkeit der Naturgefahr, andererseits das mögliche Ausmass der davon verursachten Schäden. Beide Faktoren werden durch THERA erstmals umfassend untersucht und erlauben es, das Risiko für die Weltgemeinschaft zu quantifizieren. Im THERA Projekt werden innovative, analytische Methoden entwickelt, die es erlauben, den Ort und die Höhe der Eruptionssäule vergangener Eruptionen zu rekonstruieren. Damit lassen sich Schlüsse über die Klimawirksamkeit der Vulkanausbrüche ziehen.