Quanten-Biowissenschaften an der Universität Ulm

Die Universität Ulm baut die Forschung im Bereich der Quanten-Biowissenschaften mit einem wachsenden Kompetenzzentrum kontinuierlich aus.

Das Team um die Professoren Martin Plenio, Fedor Jelezko und Tanja Weil entwickelt hochleistungsfähige Sensoren, um die Strukturen sowie Funktionen einzelner Biomoleküle unter physiologischen Bedingungen sichtbar zu machen. Biologische Prozesse werden mithilfe der Quantentechnologie erforscht und die Beobachtung von Quanteneffekten in biologischen Systemen wird möglich. Das Forschungsfeld ist translational und zukunftsorientiert. An Anwendungen für die Praxis wird geforscht und diese über Start-ups vorangetrieben. 

Im Jahr 2012 wurde der Bereich der Quanten-Biowissenschaften der Universität Ulm durch den Europäischen Forschungsrat mit dem ERC Synergy Grant ausgezeichnet. Die Fördersumme von rund 10,3 Millionen Euro ist das höchst dotierte Forschungsinstrument der Europäischen Union.

Quanten-Biowisenschaften als Forschungsfeld der Zukunft

In den Quanten-Biowissenschaften werden einzelne Proteine mithilfe von hochleistungsfähigen, diamantbasierten Sensoren untersucht, die magnetische Felder mit einer Auflösung im Nanometer-Bereich erfassen können. Im Mittelpunkt der aktuellen Forschung stehen die Quantensensorik sowie die Quanteneffekte in der Biologie. Von den Forschungsergebnissen profitiert die Grundlagenforschung. 

Gleichzeitig wird an praktischen Anwendungsmöglichkeiten in der Pharmaindustrie und der biomedizinischen Diagnostik gearbeitet. Eine höhere Messgenauigkeit und optimierte bildgebende Verfahren werden zukünftig nicht ausschließlich im Labor genutzt, sondern ebenso am lebenden Organismus. Dadurch wird beispielsweise die hochaufgelöste Darstellung von Stoffwechselprozessen im MRT-Scanner möglich. Insbesondere in der Krebstherapie lassen sich Erfolge auf diese Weise schneller messen.

Zentrum für Quanten- und Biowissenschaften

Um die Fachexpertise des Forschungsverbundes zu bündeln, hat die Universität Ulm das Zentrum Bio-Quantenwissenschaften (ZQB) gegründet.

Weltweit ist das ZQB der erste Standort, der die einzelnen Schwerpunkte der Bio-Quantenwissenschaften an einem Ort bündelt. Die Universität Ulm investiert in ein hohes Zukunfts- und Innovationspotenzial, das die Region noch attraktiver für die Forschung macht.

Das Forschungsgebäude ZQB bietet seit Juli 2019 Wissenschaftlern aus den Bereichen Physik, Chemie und molekulare Medizin modernste, hoch technologisierte und thermisch stabilisierte Labore. Eine störungsfreie Umgebung wird durch die Abschirmung von elektromagnetischen und akustischen Feldern garantiert. Um mögliche Erschütterungen und Vibrationen auszuschließen, steht das ZQB auf einem eigenen Fundament. Die Laserlabore sind als Raum-in-Raum-Konstruktion auf Fundamenten gebaut, die wiederum auf Luftfedern gelagert sind.

Die Fokusfelder des ZQB

Aber auch die Grundlagenforschung wird vorangetrieben. Forscher am ZQB gehen u.a. den Fragen nach, welche Rolle die Quantendynamik in grundlegenden Prozessen spielt. Gemeint sind Prozesse wie Photosynthese, Magnetfeldsinn, Geruchssinn oder virale Infektionen. 

Im ZQB gibt es aktuell vier Forschungsprogramme mit folgenden Schwerpunkten:

  • Die Diamant-Quantensensorik
  • Die Anwendung in der Quantenbiologie
  • Die Funktionalisierung der Diamantensensoren
  • Die Anwendung in der Biomedizin




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