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Best-Practice Beispiele

European XFEL und FAIR

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5. Juni 2007: Ministerin Schavan und Minister Fursenko beim offiziellen Startschuss für den European XFEL in Hamburg

Gemeinsam errichten Deutschland und Russland mit weiteren internationalen Partnern zwei einzigartige Großanlagen für die naturwissenschaftliche Forschung: Ab 2014 soll der europäische Röntgen-Freie-Elektronen-Laser European XFEL in der Metropolregion Hamburg in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY hochintensive ultrakurze Röntgenblitze erzeugen.

 

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GSI-Infrastruktur – Kryo-Teststand für Beschleunigermagnete / © GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, G. Ott

Mit dem Röntgenlaser können Forscherinnen und Forscher sowie industrielle Anwender Prozesse im Nanokosmos in Echtzeit mitverfolgen. Das eröffnet neue Erkenntnisse und Anwendungen in Bereichen wie Nanotechnologie, Energietechnik und Medizin. Gemeinsam arbeiten beide Länder außerdem daran, fundamentale Geheimnisse in der Entwicklungsgeschichte des Universums zu entschlüsseln. Grundlage hierzu wird das neuartige Beschleuniger zentrum FAIR sein, das in den nächsten Jahren am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt entsteht. In Zukunft können dort mehr als 3.000 Forscherinnen und Forscher aus 50 Ländern neue grundlegende Erkenntnisse in der Kern- und Hadronenphysik, der nuklearen Astrophysik, der Atom- und Plasmaphysik, aber auch in anwendungsorientierten Wissenschaftszweigen wie Biophysik, Materialforschung und Hochleistungscomputing erlangen.

Deutsch-russische Klimaforschung am Zotino Tall Tower Observatory ZOTTO

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Foto. ZOTTO I ZOTTO © Max-Planck-Institut für Biogeochemie

„Inmitten der sibirischen Taiga – fernab von zivilisatorischen Einfl üssen – erforschen wir gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen des russischen Sukatschew-Forstinstituts in Krasnojarsk und des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz die Auswirkungen und Rückkopplungen des Klimawandels auf die Taiga…“

Prof. Dr. Martin Heimann, Direktor des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena, über die deutsch-russische Klimaforschung am Zotino Tall Tower Observatory ZOTTO:

„Inmitten der sibirischen Taiga – fernab von zivilisatorischen Einfl üssen – erforschen wir gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen des russischen Sukatschew-Forstinstituts in Krasnojarsk und des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz die Auswirkungen und Rückkopplungen des Klimawandels auf die Taiga. Herzstück der Klimaforschungsstation ZOTTO ist ein 304 Meter hoher Turm, mit dem wir zum Beispiel untersuchen, wie steigende
Erdtemperaturen und Treibhausgase sich gegenseitig beeinfl ussen und durch die Landvegetation verstärkt oder abgeschwächt
werden. Mit der auf 30 Jahre angelegten Langzeitstudie leisten die Forscherinnen und Forscher beider Länder
einen wertvollen Beitrag dazu, die globale Herausforderung Klimawandel besser zu verstehen.“

Otto-Schmidt-Labor (OSL) in Sankt Petersburg- die deutschrussische Polar- und Meeresforschung

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Arktisforschung des Otto-Schmidt-Labors © IFM-GEOMAR

Die russische Arktis spielt eine wichtige Rolle für das Klima – auch in Mitteleuropa. In einem fächerübergreifenden Projekt mit Expeditionen und dem Einsatz modernster Technik forschen wir deshalb mit russischen Kollegen seit den 90er Jahren in enger Kooperation. Ziel ist es, Veränderungen in diesem Umweltsystem zu erfassen sowie Klimaprognosen zu erstellen.

Dr. Heidemarie Kassens, deutsche Direktorin des Otto-Schmidt-Labors (OSL) in Sankt Petersburg, im Interview über die deutschrussische Polar- und Meeresforschung:

Frau Dr. Kassens, wie kam es zur Gründung des Otto-
Schmidt-Labors? Inwieweit kann diese Einrichtung dabei
helfen, das Umweltsystem der russischen Arktis besser
zu verstehen?
Die russische Arktis spielt eine wichtige Rolle für das Klima – auch in Mitteleuropa. In einem fächerübergreifenden Projekt
mit Expeditionen und dem Einsatz modernster Technik forschen wir deshalb mit russischen Kollegen seit den 90er Jahren in enger Kooperation. Ziel ist es, Veränderungen in diesem Umweltsystem zu erfassen sowie Klimaprognosen zu erstellen. Vor zehn Jahren entstand aus dieser Zusammenarbeit heraus das Otto-Schmidt-Labor für Polar- und Meeresforschung (OSL) am Staatlichen Institut für Arktis- und Antarktisforschung in Sankt Petersburg. Seitdem hat sich das OSL zu einem modernen und hervorragend ausgestatteten Forschungslabor für die Fachgebiete Meteorologie, Ozeanographie, Meereschemie, Biologie und Geowissenschaften entwickelt.

Wie gestaltet sich der Austausch zwischen den beteiligten Partnern?
Die Wissenschaftskooperation zwischen russischen und deutschen Universitäten sowie Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der Polar- und Meeresforschung konnten wir durch unsere Aktivitäten deutlich erweitern und vertiefen. Heute arbeiten im OSL Wissenschaftler, Doktoranden und Studierende von mehr als 40 Universitäten sowie Forschungseinrichtungen beider Länder zusammen. Die vertrauensvolle Kooperation in einer der Schlüsselregionen für die Erforschung des Weltklimas hat die strategische Partnerschaft unser beider Länder weiter vorangebracht – und wird sich zudem auch positiv auf die nächste Wissenschaftlergeneration übertragen. Die Zusammenarbeit ist dabei für uns von großer Bedeutung, da wir die Ursachen und Auswirkungen des globalen Klimawandels nur im Rahmen von groß angelegten Projekten in der Meeres- und Polarforschung erfassen und bewerten können. Wissenschaftliche Kooperationen über die Grenzen von Disziplinen, Organisationen und Nationen hinweg spielen deshalb eine zentrale Rolle.

Russisch-Deutsches Forschungszentrum Multifuktionale nanostruktirierte Materialien und Formulierungen für Life Science

Das Ziel des Projektes ist die Gründung eines Russisch-Deutschen Forschungszentrums „Multifunktionale nanostrukturierte Materialien und Formulierungen für Life Science“. Nanotechnologien zur Herstellung neuer Materialien haben in den letzten Jahren sowohl in Russland als auch in Deutschland an Bedeutung gewonnen. Russland hat sogar die Unterstützung von Nanotechnologien im Rahmen eines nationalen Schwerpunktprogramms angekündigt. Das Ziel der neu zu schaffenden Einrichtung ist die Intensivierung der Zusammenarbeit zwischen den russischen und deutschen akademischen Partner mit der Begleitung der Industrie aus beiden Ländern. Der wissenschaftliche/technologische Schwerpunkt ist dabei die Herstellung von intelligenten Formulierungen auf der Basis von nanostrukturierten Materialien mit dem Ziel, Produkte mit maßgeschneiderten Eigenschaften für jeweilige Anwendung zu schaffen. Besonderer Fokus liegt auf den Bereichen Pharmazie und Kosmetik (gezielte Stabilisierung/Freisetzung von Wirkstoffen), Landwirtschaft (Speicherung/Freisetzung von Düngermittel), Textilien (Beschichtung/Speicherung/Freisetzung von Zusatzstoffen), sowie Lebensmittelindustrie (Formulierung von Geschmackstoffen).

Gründung des "Ulrich-Schiewer-Laboratory for Experimental Aquatic Ecology" (USLEAE)

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Das Ulrich-Schiewer-Laboratorium für experimentelle aquatische Cytoökologie (USE laboratory) soll der jahrzehntelangen Tradition deutsch-russischer Zusammenarbeit auf dem Gebiet der aquatischen Ökologie eine permanente Struktur verleihen. Die hier durchgeführte ökologische Forschung gibt zudem Nachwuchswissenschaftlern die Gelegenheit sich Spezialkenntnisse der jeweiligen kooperierenden Institutionen anzueignen und Erfahrungen in der Beantragung und Durchführung internationaler Forschungsprojekte zu sammeln. Das USE laboratory versteht sich weiterhin als Ansprechpartner bei der gezielten Kontaktanbahnung im Bereich der aquatischen Ökologie für Wissenschaftler aus dem deutsch- bzw. russischsprachigen Bereich.

USE laboratory entstand aus der immer engeren Verflechtung der Forschungsinteressen von Wissenschaftlern der Universität Rostock, des Instituts für Ostseeforschung Warnemünde, des Institutes für Cytologie und des Zoologischen Institutes der Russischen Akademie der Wissenschaften auf dem Gebiet der Brackwasserökologie. Die Zusammenarbeit umschloss rasch alle Bereiche des akademischen Betriebes von Forschungsaufenthalten und gemeinsamen Publikationen bis hin zu gemeinsamer Gremienarbeit, von der gemeinsamen Ausrichtung internationaler Konferenzen bis hin zum Abschluss formaler Partnerschaften.
Mit der Namensgebung soll das unermüdliche Engagement von Prof. Dr. Ulrich Schiewer (1937-2007) gewürdigt werden der, als wohl prominentester Vertreter der Brackwasserökologie in Europa, Zeit seines Lebens diese baltische Kooperation gefördert und mit Leben erfüllt hat.

Auf dieser Tradition der Zusammenarbeit aufbauend, führt USE laboratory gegenwärtig mehrere gemeinsame Forschungsvorhaben aus. Zentrales Anliegen ist dabei die Erforschung der Stoffflüsse und biotischen Zusammensetzung von gezeitenlosen Brackwasserökosystemen. Im Brennpunkt der gegenwärtigen Arbeit stehen die flachen Lagunen- und Ästuarsysteme, welche die gesamte südliche Ostseeküste dominieren.

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Diese Bereiche, Schnittstellen zwischen Meer und Land, sind hochproduktiv. Gespeist vornehmlich durch terrestrische Einträge werden hier Primärproduktionsraten erreicht die nahe an die theoretisch maximal erzielbare Leistung heranreichen. Diese Produktivität schützt zum einen die Ostsee vor übermäßigem Nährstoffeintrag, auf der anderen Seite bietet sich hier Nahrung im Überfluss für eine Vielzahl von Organismen. Die geschützte Lage und die geringe Wassertiefe üben darüber hinaus einen großen Reiz auf Erholungssuchende und Wassersportler aus mit der Folge, dass Nutzungskonflikte zwischen Tourismus, exploitativer wirtschaftlicher Nutzung und Naturschutz auftreten.

USE laboratory führt Experimente mit Mesokosmen durch um die Auswirkungen sowohl menschlicher Eingriffe als auch klimatischer Variabilität auf diese Flachwasserökosysteme zu erfassen und zu analysieren. Diese Analysen stellen die Grundlage jeglicher Risikoabschätzungen und Vorhersagen dar. Ein besonderes Augenmerk der Arbeiten liegt auf den „unteren trophischen Ebenen“, d.h. den Primärproduzenten, dem microbial loop und den Kleinkrebsen. In diesem Bereich, in dem die Hauptmenge der Stoffumsätze abläuft, ist gegenwärtig das Wissen über taxonomische Zusammensetzung, Variabilität und Kausalität von Interaktionen nur bruchstückhaft vorhanden. Mit der gemeinsamen Expertise beider Gruppen soll hier gezielt eine langfristige Forschungsstrategie verfolgt werden um diese Bruchstücke zu einer verlässlichen Wissensbasis auszubauen.

Bisherige Ergebnisse

Das Projekt startete Sommer 2010, seitdem wurden die ersten Mesokosmen installiert und in Betrieb genommen. Auf einem ersten Workshop in Rostock (1.-3. 09. 2010) wurden die Zielrichtung der ersten Experimentalphase sowie das Trainings- und Ausbildungsprogramm für die erste Phase des Projektes beschlossen. Im Rahmen des Projektes sind mehrere Initiativen zur Finanzierung von technischen Weiterentwicklungen und begleitenden / assoziierten Forschungsvorhaben vorgesehen; insgesamt 3 derartige Anträge wurden seit Projektbeginn verfasst und eingereicht, ein Antrag wurde bereits bewilligt.

Kooperation mit der Industrie

Einen wesentlichen Aspekt der Arbeiten stellen technische Weiterentwicklungen dar mit deren Hilfe es möglich sein soll trotz räumlicher Trennung gemeinsam Planktonproben zu analysieren. Um allerdings die optische Information z.B. einer Lebendprobe erfassen und speichern zu können sind zahlreiche technische Entwicklungen notwendig die in Kooperation mit KMU – im betreffenden Fall der „Arivis multiple image tools GmbH“ - und dem Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD (Rostock) entwickelt werden. Die dafür benötigten Finanzmittel werden über Drittmittelprojekte gemeinsam eingeworben, das erste derartige Projekt nimmt im November 2010 die Arbeit auf.

Beteiligte Institutionen

USE laboratory soll eine offene Struktur darstellen; je nach fachlicher Fragestellung wird es unterschiedlich zusammengesetzte Arbeitsgruppen geben. Permanente Ansprechpartner für Kontaktaufnahme und Projektbearbeitung finden sich an den 4 Gründungsinstitutionen:

  • Institut für Biowissenschaften der Universität Rostock (Prof. H. Schubert)
  • Institut für Cytologie der Russischen Akademie der Wissenschaften (Dr. S.O. Skarlato)
  • Institut für Ostseeforschung Warnemünde (Dr. L. Postel)
  • Zoologisches Institut der Russischen Akademie der Wissenschaften (Dr. I.V. Telesh)

Deutsch-Russisches Institut für Oberflächentechnologien

Dünnschicht- und Nanostrukturierungstechnologien für optische Funktionselemente sind Schlüsseltechnologien für eine Vielzahl innovativer Entwicklungen und Produkte. Als „enabling technology“ werden deshalb hohe Wachstumsraten in diesem Sektor erwartet. Die russische Industrie und Hochschulforschung verfügt auf diesem Technologiefeld über ein langjähriges theoretisches Know-how, das sich mit den in Deutschland vorhandenen Kompetenzen optimal ergänzt. Im Rahmen des Vorhabens sollen die bisher zeitlich begrenzten Projektkooperationen zwischen dem Laser Zentrum Hannover e. V. und der Moscow State University zu einer dauerhaften Forschungsstruktur entwickelt und in einer gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungseinrichtung fortgeführt werden. Die wesentlichen Ziele sind dabei: der Aufbau effektiver Organisationsstrukturen zur optimalen Nutzung vorhandener Institutsressourcen, die Entwicklung eines nachhaltigen Verwertungskonzepts zur Erschließung von Finanzierungsquellen in der Auftragsforschung sowie die Einrichtung von Aus- und Weiterbildungsstrukturen zum Innovationstransfer und zur Nachwuchsförderung.

„Neue Neutronen-Forschungsplattform bei PNPI“

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Ziel der Kooperation zwischen dem Petersburg Nuclear Physics Institute (PNPI) in Gatchina und dem GKSS-Forschungszentrum in Geesthacht ist die Errichtung einer Neutronen-Forschungsplattform am neuen 100 MW PIK-Reaktor am PNPI in Gatchina bei St. Petersburg (Abb. 1 und 2). Zum Aufbau der zukünftig vom PNPI betriebenen Forschungsplattform für internationale Nutzer aus Forschung und Industrie wird nach der Ende Juni 2010 erfolgten Abschaltung des Forschungsreaktors Geesthacht FRG-1 der Großteil der Neutronenstreuungs-Instrumente der Geesthachter Neutronen-Forschungseinrichtung GeNF (Abb. 3) am PIK Reaktor wieder aufgebaut.

Beschreibung der Kooperation

Zwischen dem Petersburg Nuclear Physics Institute (PNPI) und dem GKSS-Forschungszentrum besteht seit Anfang der 90er Jahre eine wissenschaftliche Kooperation im Bereich der Nutzung der Neutronenstreuungs-Instrumente an der Geesthachter Neutronen-Forschungseinrichtung GeNF. Nach der Abschaltung des Forschungsreaktors Geesthacht FRG-1 in 2010 wird ein Großteil der GeNF-Instrumente von PNPI Wissenschaftlern und Ingenieuren mit Unterstützung ihrer deutschen Kollegen in Geesthacht abgebaut. Die Geräte werden nach Gatchina transportiert und dort am PIK Reaktor wieder aufgebaut. PNPI wird mit diesen Instrumenten eine neue Forschungsplattform für internationale Nutzer aus Forschung und Industrie aufbauen und betreiben.

Um den Aufbau und späteren Betrieb der Instrumente am PIK-Reaktor sicherzustellen, ist ein intensiver Austausch und Wissenstransfer zwischen beiden Gruppen notwendig. Die russischen Wissenschaftler und Ingenieure werden am FRG-1 durch ihre deutschen Kollegen geschult und in die Instrumente eingewiesen. Die Demontage der Instrumente in Geesthacht erfolgt gemeinsam. Beim Aufbau der Instrumente in Gatchina werden die deutschen Wissenschaftler und Ingenieure ihren russischen Kollegen beratend zur Seite stehen. Die hierzu notwendige intensive Reisetätigkeit von beiden Seiten und die Durchführung von Arbeitstreffen und Workshops werden vom Internationalen Büro des BMBF finanziell gefördert.

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Mit 100 MW Leistung wird der PIK-Reaktor einer der flussstärksten Neutronenquellen weltweit sein, vergleichbar mit dem ILL in Grenoble. Die neue vom PNPI betriebene Neutronen-Forschungsplattform wird daher für internationale Nutzer aus Forschung und Industrie sehr attraktiv sein. Es ist geplant, diesen Nutzern einen leichten Zugang zu den neuen Instrumenten zu ermöglichen. PNPI plant zu diesem Zweck ein Messzeit-Antragsverfahren mit anerkannten internationalen Experten als Gutachtern zu etablieren. GKSS wird ein Kontingent für interne Messzeit für die GKSS Eigenforschung an den Instrumenten erhalten. Dies wird im Rahmen der gemeinsamen Forschungsprojekte zu einer Fortführung der erfolgreichen, langfristigen Kooperation führen.

Kontakt

Prof. Dr. Andreas Schreyer
E-mail: andreas.schreyer@gkss.de
Webadresse: http://gems.gkss.de (ab 1.11.2010: http://gems.hzg.de)

Energierelevante Nanomaterialien

Ziel des Projektes ist die Integration russischer Wissenschaftler in ein “Zentrum für Energiematerialien” an der Universität Ulm durch Aufbau eines gemeinsamen „Institutes für energierelevante Nanomaterialien“ (Leitung: Professor Dr. A. Khokhlov, Lomonosov Universität und Russische Akademie der Wissenschaften). Eingebettet ist dieses strukturelle Ziel in ein Forschungsprojekt mit Schwerpunkt auf der Entwicklung optimierter Materialien für die Energie-Erzeugung und -Speicherung. Zur Steigerung der Effektivität solcher Entwicklungsarbeiten soll verstärkt die Multiskalen-Modellierung von Materialien herangezogen werden, deren theoretische Möglichkeiten sich erst in jüngster Zeit entwickelt haben und zu deren Realisierung die russischen Partner ihr international anerkanntes Knowhow einbringen.

Eingebunden in die wissenschaftliche Fragestellung des Projektes sind theoretisch und experimentell arbeitende Gruppen aus Physik und Chemie beider Partner. Folgende Entwicklungen sollen erreicht werden:- Neue Techniken zur Multiskalenmodellierung- Nanostrukturierte Polymermembrane- Verbesserte Katalysatoren- Funktionelle poröse Materialien- Optimierte thermoelektrische Materialien.
Die gemeinsame deutsch-russische Einrichtung wird an das neu Helmholtz-Institut für Elektrochemische Energiespeicherung in Ulm eingesiedelt. Zusammen mit Prof. Alexej Khokhlov, einem renommierten Spitzenwissenschaftler und Vizepräsidenten an der Moskauer Lomonossow-Universität, wird in einer bis zu 3-jährigen Pilotphase der Aufbau eines neuen deutsch-russischen Exzellenzzentrums gefördert. Prof. Khokhlov, ein Wolfgang-Paul-Preisträger, bringt seine anerkannte Expertise im Bereich theoretischer Multiskalenmodellierung ein; die Lomonossow-Universität ist das russische Referenzzentrum für energierelevante Materialforschung.

Aufbauend auf dem in Ulm vorhandenen Know-How über artifizielle Nanostrukturen und gemeinsam mit den deutschen Partnern - das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) - entsteht so ein völlig neues internationales Institut an HIU, dessen Leitung Prof. Khokhlov übernehmen wird. Die hier geplanten Forschungen zu energierelevanten Nanomaterialien werden nicht nur zu einer noch engeren Verzahnung des HIU mit dem ZSW führen und u.a. wichtige Impulse zur Entwicklung verbesserter Batteriesysteme für Elektroautos liefern, sondern sind vor allem auch sichtbarer Ausdruck der lebendigen, fruchtbaren deutsch-russischen Kooperation in der Spitzenforschung.

 
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  • Bundesministerium des Inneren

  • Auswärtiges Amt

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