Offene Stellen für Promotionen

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Sonderforschungsbereich 1459

Intelligente Materie: Von responsiven zu adaptiven Nanosystemen

Intelligenz ist die Fähigkeit, Informationen wahrzunehmen und als Wissen zu behalten, das auf adaptives Verhalten in einer sich ändernden Umgebung angewendet werden kann. Dieser SFB ist inspiriert von der Frage, ob synthetische Materie künstliche Bausteine liefern kann, um intelligente Fähigkeiten zu ermöglichen. Eine solche intelligente Materie würde völlig neue Möglichkeiten bieten, beispielsweise für die Entwicklung künstlicher Haut, die Temperatur und Absorption selbst reguliert; weiche Robotik mit adaptiver Haptik; und gehirninspiriertes Rechnen mit reduziertem Energieverbrauch. Intelligente Materie erfordert ein integriertes System aus Materialien und nanoskaligen Komponenten. Die zentrale wissenschaftliche Fragestellung dieses SFB lautet daher: Wie entsteht intelligentes Verhalten in einem System nanoskaliger Bausteine, die zusammenarbeiten?

© CRC1459

In der ersten Förderperiode werden wir über responsive Materie hinaus zur adaptiven Materie übergehen. Responsive Materie enthält eingebettete responsive Bausteine, die bei Einwirkung eines externen Stimulus eine Änderung der Eigenschaften bewirken, während adaptive Materie die zusätzliche Fähigkeit besitzt, Rückkopplung zu verarbeiten, um ihre Eigenschaften zu regulieren. Langfristig werden wir intelligente Materie entwickeln, die mit ihrer Umgebung interagiert, ihre Eigenschaften selbst reguliert und aus Erfahrungen lernen kann. Intelligente Materie beruht auf der Fähigkeit i), Information aus der Umgebung zu empfangen; ii) mit Signalen an die Umgebung zu antworten; iii) Signale und Rückkopplungen in eingebetteten Netzwerken zu verteilen; und iv) Information zu speichern um zu lernen. Unser Ziel für die erste Förderperiode ist die Realisierung dieser Schlüsselfunktionselemente in drei Klassen adaptiver Materie (adaptive molekulare Systeme (A); adaptive weiche Materialien (B); adaptive Festkörper-Nanosysteme (C)) mit stark unterschiedlichen Graden der Dynamik, Organisation und Adressierbarkeit der nanoskaligen Komponenten. Durch die Implementierung der Schlüsselfunktionselemente in adaptiver Materie werden wir den Grundstein für die Entwicklung von Materie mit Lernfähigkeit (in der zweiten Förderperiode) und Prototypen intelligenter Materie (in der dritten Förderperiode) legen. Wir betonen, dass die Integration verschiedener Materialklassen und Schlüsselfunktionselemente eine phänomenale wissenschaftliche Herausforderung darstellt, die neue chemische und physikalische Konzepte erfordert, um nanoskalige Bausteine auf mehreren Längen- und Zeitskalen zusammenzusetzen.