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Quantenbiologie
Viele biologische Prozesse beinhalten die Umwandlung von Energie in Formen, die für chemische Transformationen verwendbar- und von quantenmechanischer Natur sind. Solche Prozesse umfassen chemische Reaktionen, Lichtabsorption, Bildung angeregter elektronischer Zustände, Übertragung von Anregungsenergie und Übertragung von Elektronen und Protonen in chemischen Prozessen, wie Fotosynthese und Zellatmung. Wir verwenden Berechnungen, um biologische Wechselwirkungen im Licht quantenmechanischer Effekte zu modellieren.
Computergestützte Biophysik
Wir verwenden physikalische Prinzipien, um komplexe biologische Phänomene von Proteinen, DNA, Proteinkomplexen und anderen biomolekularen Strukturen auf atomarer Ebene zu verstehen. Kein einziger Ansatz charakterisiert die Forschung in diesem Bereich vollständig, da die von uns verwendeten Methoden häufig problemabhängig sind und komplexe Computersimulationen erfordern.
Spin Chemie
Die Spin-Chemie befasst sich mit den Auswirkungen von Elektronen- und Kernspins auf die Rate und den Ertrag chemischer Reaktionen. Aus vielen Anwendungsmöglichkeiten interessieren uns insbesondere die möglichen biologischen Auswirkungen extrem niedrig frequenter, sowie radiofrequenter, elektromagnetischer Felder, Mechanismen mit denen Tiere das Erdmagnetfeld zur Orientierung und Navigation erfassen können, als auch die Manipulation der Lebensdauer von Radikalen, dessen Reaktionsergebnis wir zu kontrollieren versuchen.
Nanoengineering
Die Steuerung, sowie die Manipulation von nanoskaligen Systemen hat wichtige industrielle und biomedizinische Anwendungsbereiche, wie Informationsspeicherung, Magnetosensorik und viele weitere. Da das Phänomen der Selbstorganisation häufig von allgemeinen physikalischen Prinzipien bestimmt wird, interessieren wir uns für die Untersuchung dieser Phänomene in intelligenten nanostrukturierten Materialien unterschiedlicher Komplexität, die von Atomclustern, Kohlenstoffnanoröhren und zusammengesetzten Nanodrähten bis hin zu Fraktalen auf Oberflächen und Biomolekülen reichen.
Softwareentwicklung
Um die Komplexität der im Interessensbereich liegenden Probleme anzugehen, verwenden wir eine breite Palette von Berechnungsmethoden. Dies sind zum Teil Standardprogrammpakete, wir entwickeln jedoch auch eigene Programmcodes, gehen die Anforderungen über die Grenzen der Standardsoftware hinaus. Insbesondere bei neuen theoretischen Ansätzen und Methoden entwickeln und begründen wir neue Modelle zur Beschreibung komplexer molekularer Systeme.