Vier ERC Synergy Grants für Forschende der Universität Freiburg

Das Projekt „UltimatePV – Ultimative Photovoltaics“ von Prof. Dr. Stefan Glunz hat zum Ziel, die moderne Solarzelle neu zu denken und eine künftige Generation ressourcenschonender Photovoltaiktechnologien mit höchsten Umwandlungseffizienzen zu entwickeln.

Durch den Einsatz photonischer Strukturen sollen die optischen Eigenschaften der Solarzellen stark verbessert und der Materialverbrauch um das Zehnfache reduziert werden. In den so entstehenden ultradünnen Solarzellen erhöht sich die Konzentration der Ladungsträger deutlich – dies ermöglicht es, mithilfe energieselektiver Kontakte die vom Licht angeregten Ladungsträger zu extrahieren, bevor sie einen Teil ihrer Energie durch Thermalisierung verlieren. „Solche neuartigen Solarzellen könnten künftig Wirkungsgrade weit über dem heutigen Stand der Technik ermöglichen und wesentlich zur Energiewende beitragen“, sagt Glunz.

Glunz ist Professor für Photovoltaische Energiekonversion am Institut für Nachhaltige Technische Systeme (INATECH) der Universität Freiburg und leitet den Forschungsbereich Photovoltaik am Freiburger Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Ebenfalls beteiligt sind Prof. Dr. Christoph Ballif von der EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne, Schweiz) und Dr. Stéphane Collin vom Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) in Paris, Frankreich. Daneben wird das Projekt durch Partnerinstitutionen wie das Fraunhofer ISE, das Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (CSEM), das Center for Nanoscience and Nanotechnology (C2N) und das Institut Photovoltaïque d’Île-de-France (IPVF) unterstützt. Das Projekt wird vom ERC mit knapp zehn Millionen Euro gefördert, davon gehen 3,35 Millionen Euro an die Universität Freiburg.

„DegrAbility: On the Degradability of Protein Aggregates by Autophagy” heißt das Projekt von Prof. Dr. Claudine Kraft. Es beschäftigt sich mit der Autophagie, also Abbauprozessen in Zellen, die für deren Erneuerung und Funktionsfähigkeit eine wichtige Rolle spielen. Insbesondere erforschen die drei verantwortlichen Wissenschaftler*innen die Voraussetzungen dafür, ob ein Proteinaggregat von der Autophagie abgebaut wird oder nicht.

Kraft untersucht hierbei die biologische Relevanz der Mechanismen, die ihre Partner mithilfe hochauflösender Strukturanalysen auf atomarer Ebene sichtbar machen und in biochemischen Rekonstitutionssystemen auf molekularer Ebene testen. Durch den Einsatz gezielt veränderbarer Zellmodelle kann Krafts Team nachvollziehen, wie diese Mechanismen die Autophagie beeinflussen und welche Folgen dies für die Funktionsweise der Zellen hat. Bisher ging man davon aus, dass die Eigenschaften eines Proteinaggregats bestimmen, ob es abgebaut werden kann oder nicht. Erste Erkenntnisse deuten aber darauf hin, dass das Problem in der Interaktion zwischen Autophagie-Maschinerie und Aggregat liegt. „Wir nutzen die Expertise, die erst durch unsere drei sich ergänzenden Ansätze entsteht“, sagt Kraft. „Unsere Ergebnisse könnten ein gezieltes Eingreifen in zelluläre Abbauvorgänge ermöglichen, die ins Stocken geraten sind, wie es bei Alterungs- und neurodegenerativen Erkrankungsprozessen häufig der Fall ist.“

Kraft ist Professorin am Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Freiburg sowie Sprecherin des Exzellenzclusters CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies. Ebenfalls an dem Projekt beteiligt sind Prof. Dr. Sascha Martens von den Max Perutz Labs der Universität Wien, Österreich, sowie Prof. Dr. James H. Hurley von der University of California, Berkeley, USA. Das Projekt wird mit knapp zehn Millionen Euro gefördert, davon gehen 3,33 Millionen Euro an die Universität Freiburg.

Das Projekt „Zee-Zoom-Zap: a new paradigm for cancer theranostics“ von Juniorprofessor Dr. Çağlar Ataman erforscht einen neuen Ansatz zur Theranostik – der Verbindung von Therapie und Diagnostik – bei Bauchspeicheldrüsenkrebs. Dabei werden Früherkennung, nicht-invasive Biopsie und lokale Therapie kombiniert und in einem einzigen endoskopischen Eingriff optisch durchgeführt.

Dabei besteht eine große Herausforderung darin, eine spezifische und hochauflösende Bildgebung auf zellulärer Ebene und in bisher unerreichter Tiefe zu ermöglichen. Ataman und sein Team sind für die Entwicklung multifunktionaler, optischer Katheter verantwortlich, die für Fluoreszenzuntersuchungen und 3D-Tomographie-Mikroskopie durch den gesamten Pankreasgang eingesetzt werden können. Mithilfe modernster 3D-Mikro- und Nanodrucktechnologien soll eine Mikro-Fertigungspipeline entstehen, die die monolithische Herstellung von endoskopischen Mikroskopen in klinischer Qualität ermöglicht. „Seit Jahrzehnten gibt es nur wenig Fortschritte bei Früherkennung und Behandlung des aggressiven Bauchspeicheldrüsenkrebs“, sagt Ataman. „Wir sind dem ERC-Synergy-Programm dankbar, dass es uns die Möglichkeit gibt, dies hoffentlich zu ändern.“

Ataman ist seit 2022 Juniorprofessor am Institut für Mikrosystemtechnik – IMTEK der Universität Freiburg und arbeitet dort zu biomedizinischen Bildgebungen. Ebenfalls an dem ERC-geförderten Projekt beteiligt sind Prof. Dr. Andreas Kjær von der Universität Kopenhagen, Dänemark, Dr. Peter Eskil Andersen von der Technischen Universität Dänemarks (DTU) und Prof. Dr. Miguel A. González Ballester von der Universität Pompeu Fabra in Barcelona, Spanien. Der ERC fördert das Projekt mit insgesamt zehn Millionen Euro, der Freiburger Anteil beträgt etwas mehr als zwei Millionen Euro.

Dr. Susanne Brather-Walter ist assoziierte Wissenschaftlerin im ERC-Synergy-Grant-Projekt „CoCo – Connected Communities in early medieval Europe“. Es hinterfragt das weit verbreitete Bild, demzufolge ein zuvor vereintes und vernetztes Europa nach dem Zusammenbruch des weströmischen Reichs in einen fragmentierten Kontinent zerfiel, aufgeteilt in eine Reihe ethnischer Königreiche.

Frühmittelalterliche Europäer lassen sich anhand ihrer Gräber erkennen, von denen viele auf dem gesamten Kontinent ausgegraben wurden. Die erstaunliche Anzahl von Gegenständen, die daraus geborgen wurden, sowie gemeinsame Bestattungspraktiken zeugen von einer stark vernetzten Welt. Die Forschung an alter DNA bestätigt dies derzeit in rasantem Tempo. Das Projekt macht sichtbar, wie diese Verbindungen entstanden sind und aufrechterhalten wurden. Brather-Walter befasst sich gemeinsam mit zwei Miterbeiter*innen mit den verbreiteten Perlenfunden in Mitteleuropa, Skandinavien und Italien und setzt hierbei archäologische und naturwissenschaftliche Verfahren vergleichend ein. „Wir behaupten, dass die Verbindungen der ‚einfachen Leute‘ für die Entwicklung Europas nach dem Ende des Römischen Reiches ebenso entscheidend waren wie die Heldentaten von Königen, Adligen, Bischöfen und Heiligen, von denen in schriftlichen Quellen berichtet wird“, sagt sie.

Brather-Walter ist Wissenschaftliche Angestellte am Institut für Archäologische Wissenschaften der Universität Freiburg. Das Projekt wird geleitet von einem Forschungsteam der Universität Leiden, Niederlande, der Università Cattolica del Sacro Cuore, Milano, Italien, der Universität Masarykova, Brno, Tschechien und der KU Leuven, Belgien. Die Fördersumme beträgt rund 11,1 Millionen Euro, die Universität Freiburg erhält davon knapp 0,5 Millionen Euro.