Virtuelle Institute - reale Forschung

Neue Bauelemente, Materialien und Funktionen für die Computer von übermorgen und neue Diagnose- und Therapieformen in der Medizin - mit diesen zukunftsweisenden Forschungsthemen beschäftigen sich sowohl Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich als auch der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen.

Um ihr vielfältiges Know-how und ihre Aktivitäten auf diesen Gebieten noch stärker als bisher zu bündeln, unterschreiben die beiden Forschungseinrichtungen heute Kooperationsverträge zur Gründung zweier virtueller Institute. Das Ziel: Kompetenzzentren von internationaler Bedeutung und Attraktivität zu schaffen.

Normalerweise ist ein Forschungsinstitut ein Gebäude mit vielen Labors: Apparaturen verrichten darin ihre Arbeit. Wissenschaftler sitzen gebannt davor oder wandeln mit Computerausdrucken und Probengefäßen beladen über die Flure.

Nicht so im Institut für Funktionale Molekülsysteme für die Informationstechnologie (IFMIT) oder im Institut für Biohybridtechnologie (IBHT), deren Gründung das Forschungszentrum Jülich und die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen heute mit zwei Kooperationsverträgen besiegeln. Denn für diese Institute werden keine neuen Gebäude errichtet, es sind virtuelle Institute.

In einem virtuellen Institut bündeln ausgewiesene Forschergruppen ihre Kräfte, um konkrete strategische Forschungsziele beispielsweise in der Mikro- und Nanoelektronik zu verfolgen.

Dabei führen virtuelle Institute die Kapazitäten von Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen zusammen. "Es wird mehr und mehr notwendig, zur Bearbeitung wichtiger, insbesondere fachübergreifender komplexer Forschungsgebiete die spezielle Expertise unterschiedlicher Institutionen zusammenzufassen.

Genau das wird mit der Gründung der beiden virtuellen Institute erreicht", betont Prof. Burkhard Rauhut, Rektor der RWTH Aachen. Eine eigene Management- und Führungsstruktur des virtuellen Instituts koordiniert die Forschung und sorgt dafür, dass sie nach außen hin als gemeinsame Arbeit sichtbar wird.

"Der Schlüssel zum Erfolg eines virtuellen Instituts ist die effiziente Zusammenarbeit von Wissenschaftlern unterschiedlichster Disziplinen, etwa von Festkörperphysikern und Chemikern mit Molekularbiologen oder von Ingenieuren mit Medizinern", so Prof. Joachim Treusch, Vorstandsvorsitzender des Forschungszentrums Jülich.

"Durch diese besonders enge Form der Partnerschaft soll die wissenschaftliche Exzellenz ausgebaut und die internationale Wettbewerbsfähigkeit weiter erhöht werden."

Zu den bedeutenden Forschungsthemen zählt heute sicherlich die Informationstechnologie. Logische Schalter, Speicherbausteine und Sensoren in Computern werden immer effizienter und kleiner.

Durch diese ständig fortschreitende Miniaturisierung wird die heutige Siliziumtechnologie irgendwann an ihre Grenzen stoßen. Eine mögliche Alternative für Silizium ist die molekulare Informationsverarbeitung - Stichwort: Rechnen mit Molekülen. Hier setzt das IFMIT an, an dem je zwei Institute der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich beteiligt sind.

Die Wissenschaftler erforschen, ob und wie sich eine bestimmte Klasse von Molekülen eignet, um Informationen zu speichern oder logisch zu verarbeiten. Darüber hinaus nutzen sie das selbstorganisierte Wachstum, um nanoelektronische Bauelemente herzustellen.

Dabei suchen sich Atome oder Moleküle ihren Platz auf einer Oberfläche von ganz alleine. Solche "bottom-up" Verfahren öffnen die Tür zu weit kleineren elektronischen Komponenten, als sie mit traditionellen Verfahren hergestellt werden können.

Technologie für die Biomedizin steht, neben der Informationstechnologie, im Fokus des IBHT. Die beteiligten Wissenschaftler aus drei RWTH und zwei Jülicher Instituten koppeln lebende mit technischen Systemen, sie entwickeln so genannte biotechnische Hybride. Bereits heute spüren solche Hybride als Biosensoren biologisch oder medizinisch wirksame Substanzen auf.

Ein bekanntes Beispiel ist der Glucose-Sensor zur Blutzuckerbestimmung. Dabei ist immer eine biologische Komponente - ein Enzym, ein Antikörper oder eine Zelle - einem bestimmten Reiz ausgesetzt, beispielsweise einem medizinischen Wirkstoff. Die technische Komponente - etwa ein Mikrochip - erfasst die "biologischen" Signale.

Eines der Ziele des IBHT ist es, neuronale Netzwerke auf Mikrochips zu etablieren - mit Millionen von Kontakten zwischen Nervenzellen und Mikrochip. Die Sensoren der Chips erfassen Wachstum und Stoffwechsel der Zellen im Netzwerk.

So können etwa in der Pharmaforschung zukünftig Wirkstoffe besonders effizient getestet werden, da die Pharmakologen Menge und Kombination individuell einstellen können.

Die beiden Kooperationsverträge für die neuen virtuellen Institute werden von den beiden Jülicher Vorständen Prof. Joachim Treusch und Prof. Richard Wagner sowie von Prof. Burkhard Rauhut, dem Rektor der RWTH Aachen, unterzeichnet.