Promotionspreis

Anna Vanderbruggen ist Ingenieurin für Mineralienverarbeitung. Nachdem sie zunächst mit natürlichen Ressourcen gearbeitet hatte, verlagerte sie ihren Schwerpunkt auf das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien. Dies führte zur Gründung eines eigenen Forschungsprojekts, das sich vor allem mit dem Recycling von Anodengraphit befasst. Angetrieben von ihrer Leidenschaft und ihrem Engagement in diesem Bereich promovierte sie am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) und an der Aalto-Universität, wo sie 2022 ihre Dissertation erfolgreich mit Auszeichnung verteidigte.  Für ihr innovatives Verfahren zum Graphit-Recycling aus gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien erhielt sie 2022 den Europäischen Innovationspreis in der Kategorie EIT Change. Derzeit ist Anna Vanderbruggen Postdoktorandin am GeoRessources-Labor der Universität Lothringen in Frankreich. Sie setzt ihre Arbeit im Bereich Batterierecycling fort und unterrichtet an der Universität Mineralienverarbeitung und -recycling.

„Das Recycling von Graphit wurde oft zu Unrecht als unbedeutend abgetan. Mit meiner Arbeit konnte ich beweisen, dass Anodengraphit effektiv zurückgewonnen und in neuen Batterien wiederverwendet werden kann.“

Die stetig steigende Anzahl vernetzter Geräte, die speziell dazu entwickelt wurden, Umweltbedingungen präzise zu erfassen, treibt die Nachfrage nach lokaler, dezentraler Energieerzeugung auf ein Rekordhoch. Die Möglichkeit, beträchtliche Mengen an Energie vor Ort zu nutzen, hat das Potenzial, die weit verbreitete Nutzung dieser Geräte zu revolutionieren. Dies wiederum verspricht eine Verringerung des Wartungsaufwands, was nicht nur einen technologischen Durchbruch, sondern langfristig auch einen wirtschaftlichen Vorteil bedeutet. Im Rahmen seiner Promotion untersuchte Joel Joseph am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) den innovativen Einsatz von thermomagnetischen Dünnschichtantrieben zur Entwicklung von thermischen Energiegewinnern mit sehr hoher Leistung pro Stellfläche. In einem Modell konnte er die Leistung pro Stellfläche im Vergleich zum ersten Prototyp um 340 Prozent steigern.

„Mit der zunehmenden Zahl von vernetzten Geräten steigt weltweit die Nachfrage nach autarken Geräten, die Energie aus ihrer Umgebung nutzen. Ich wollte einen Beitrag zu den Bemühungen um eine umweltfreundliche und nachhaltige Lösung leisten.“

Ungefähr 75 Prozent der weltweiten Landoberfläche zeigt Spuren menschlicher Nutzung. In ihrer Doktorarbeit erforschte Karina Winkler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Landnutzungsänderungen der letzten 60 Jahre auf der Erde. Mithilfe von Satellitendaten, Landnutzungsstatistiken und -karten konnte sie die raumzeitlichen Muster von globalen Landnutzungsänderungen in hoher Auflösung sichtbar machen sowie deren Treiber und Auswirkungen aufs Klima analysieren. Karina Winkler arbeitet als Wissenschaftlerin in der Forschungsgruppe Landnutzungswandel und Klima am KIT Campus Alpin.

„Mit meiner Forschung möchte ich Landnutzung als weltweit vernetztes System von Mensch-Umwelt-Interaktionen greifbar machen, um den menschlichen ‚Fußabdruck‘ auf der Erde besser zu verstehen.“

Seiner Leidenschaft für angewandte Wissenschaften folgend, studierte Leonardo Ayala in Argentinien Physik und arbeitete in einem Optiklabor in El Salvador, wo er biologisches Gewebe mit optischen Bildgebungsverfahren untersuchte. Dies ermutigte ihn, am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) über angewandte Biophotonik für die Krebsforschung mit Hilfe der Informatik zu promovieren. Leonardo Ayala entwickelt Anwendungen für die optische Bildgebung auf der Grundlage künstlicher Intelligenz mit dem Ziel, die spektrale Bildgebung in die klinische Praxis zu übertragen. Während seiner Doktorarbeit war es sein Ziel, Lösungen für die spektrale Bildgebung zu entwickeln, die auf klinische Probleme angewendet werden können. Zusammen mit seinem Team arbeitete er an der Überwachung des Blut- und Sauerstoffgehalts in inneren Organen während einer Operation (z.B. bei der Entfernung von Nierenkrebs).

„Ich träume davon, dass die spektrale Bildgebung in den Krankenhäusern routinemäßig eingesetzt wird, weil ich glaube, dass sie für die Patientenversorgung viel zu bieten hat.“

Die Niemann-Pick-Krankheit Typ C (NPC) gehört zu den seltenen lysosomalen Speicherkrankheiten, welche zu einer Neurodegeneration schon im Kindesalter führt. Das Tahirovic-Labor am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE), München, erforscht vorrangig die  zellulären Mechanismen, die zur Neurodegeneration führen. Hier untersuchte Lina Dinkel die Rolle der Immunzellen des Gehirns, die sogenannten Mikroglia, in der Neuropathologie von NPC. Sie konnte zeigen, dass Veränderungen der Mikroglia früh in der NPC-Pathologie auftreten und dass allein diese Veränderungen zur Neurodegeneration führen können. Diese zellulären Veränderungen konnte sie auch in peripheren Immunzellen, den Makrophagen, von NPC Patienten nachweisen, wodurch sich neue Möglichkeiten für Wirkstoffscreenings oder für die Überwachung von therapeutischen Interventionen in NPC Patienten bieten.

„Ich hoffe mit meiner Arbeit mehr Aufmerksamkeit für seltene Krankheiten zu generieren und zu zeigen, dass ihre Erforschung für das Verständnis zellulärer Mechanismen unerlässlich ist.“

In seiner Doktorarbeit „Spin waves in curved magnetic shells“ untersuchte Lukas Körber am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) die komplexen Eigenschaften von Spinwellen in gekrümmten magnetischen Strukturen und leistete damit einen bedeutenden Beitrag zum Verständnis magnetischer Phänomene auf nanoskaliger Ebene. Während dieser Arbeit trug er zur Entwicklung neuer numerischer Methoden im Mikromagnetismus bei. So entwickelte er zum Beispiel eine effiziente Methode zur Berechnung von Spinwellenspektren in gekrümmten Geometrien. Zusammen mit Attila Kákay entwickelte er die Open-Source Software TetraX, die schnell Verbreitung in der wissenschaftlichen Community zur Erforschung von Spinwellen gefunden hat.

„Während meiner Promotion habe ich die grundlegenden Eigenschaften von magnetischen Wellen in gekrümmten Geometrien erforscht und damit hoffentlich zum tieferen Verständnis auf dem Gebiet der Magnetisierungsdynamik beigetragen.“

Hochgenaue, skalenauflösende Simulationen bieten die Chance, komplexe turbulente Strömungen in Triebwerken besser zu verstehen und zu analysieren. In seiner Dissertation entwickelte Michael Bergmann am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ein effizientes Framework auf Basis der Discontinuous-Galerkin-Methode in dem CFD-Tool TRACE, um diese rechenintensiven Simulationen für den industriellen Einsatz zugänglich zu machen.

„Durch die enge Zusammenarbeit mit führenden Triebwerksherstellern hoffe ich, mit diesem Framework einen Beitrag zur Verwirklichung der klimaneutralen Luftfahrt leisten zu können.“

Offshore Windenergie ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg in Richtung Klimaneutralität. Die weitreichenden Auswirkungen der Offshore Windenergie waren bislang jedoch kaum erforscht. In seiner Promotion am Helmholtz-Zentrum Hereon untersuchte Nils Christiansen mittels numerischer Modellierung den physikalischen Fußabdruck der Offshore Windenergie und zeigte, welche Veränderungen in der Nordsee durch die Windkraftanlagen auftreten können. Diese Erkenntnisse können als wichtige Grundlage dienen, Naturschutz beim Ausbau der Offshore Windenergie zu gewährleisten.

„Mit meiner Forschung möchte ich Einblicke in den Fußabdruck der Offshore Windenergie geben und zur Gestaltung einer naturverträglichen Energiewende beitragen.“

Traditionell werden Kopfhörer zur Bereitstellung von privaten Audiokanälen verwendet. In seiner am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) abgeschlossenen Dissertation beschäftigt sich Tobias Röddigers damit, wie Kopfhörer der Zukunft aussehen könnten. Seine Forschung hat gezeigt, dass Earables – intelligente Sensorgeräte, die am Ohr getragen werden – bei der Atem- und Augenüberwachung, der Hustenerkennung, der kardiopulmonalen Wiederbelebung und der unsichtbaren Mensch-Computer-Interaktion eingesetzt werden können.

„Durch meine Forschung werden Kopfhörer zu multifunktionalen Alltagshelfern zur Gesundheitsüberwachung und Erweiterung menschlicher Fähigkeiten.“

Zina Kallien untersuchte im Rahmen ihrer Promotion am Helmholtz-Zentrum Hereon reibbasierte Fertigungstechnologien. Dabei lag ein besonderer Fokus auf dem Reibauftragschweißen – ein Prozess, der für Beschichtungen und die additive Fertigung Potenzial zeigt. Der simple Aufbau, der geringe Energieeintrag, der benötigt wird, und nicht zuletzt die homogenen Eigenschaften der aufgebauten Strukturen mit hoher Festigkeit bestätigen eindrucksvoll das Potenzial des Prinzips gegenüber vielen anderen (schmelzbasierten) Verfahren.

„Mit Blick auf Umwelt und Nachhaltigkeit müssen moderne Fertigungsprozesse viele Anforderungen erfüllen. Es ist notwendig, ein umfangreiches Verständnis grüner Technologien zu erlangen, um deren Potenziale auszuschöpfen und sie langfristig zu etablieren.“

Martin Angerers Forschungsinteressen umfassen neuartige Sensoren und Wandler mit Schwerpunkt auf medizinischen Anwendungen. Sein Fachwissen umfasst die Entwicklung, Modellierung, Herstellung, Charakterisierung und Optimierung von piezoelektrischen und mikromechanischen Sensor- und Wandlertechnologien. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) promovierte er über neuartige Ultraschall-Wandlersysteme zur 3D-Bildgebung für die Brustkrebs-Frühdiagnostik. Die Ultraschall-Computertomographie kombiniert die Vorteile der Ultraschallbildgebung und der 3D-Bilddiagnostik. Dadurch hat sie das Potenzial, die Früherkennung von Brustkrebs maßgeblich zu verbessern.

„Ultraschall birgt ein enormes, ungenutztes Potenzial in verschiedenen Bereichen von Wissenschaft und Technik. Mich fasziniert besonders das Zusammenspiel von theoretischen Grundlagen und deren praktischer Anwendung um neuartige Technologien und Systeme zu ermöglichen.“

Metalle und Mineralien sind unabdingbar für ein neues Energiesystem. Um dieses System aufzubauen und zu erhalten, müssen komplexe Metallvorkommen mit maximaler Effizienz und minimalen Umweltauswirkungen abgebaut werden. Lucas Pereira vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf HZDR hat sich in seiner Promotion mit partikelbasierten Trennungsmodellen beschäftigt und maschinelles Lernen angewendet, um das Verständnis und die Vorhersage der Mineralaufbereitung zu verbessern.

„Metalle sind der Treibstoff für unser neues Energiesystem. Diese effizient und klimafreundlich zu gewinnen, ist die Herausforderung, die mich dazu veranlasst hat, eine Methode zu entwickeln, um die Gewinnbarkeit auch einzelner mikroskopisch kleiner Partikel zu bestimmen.“

Erdbeben gehören zu den folgenreichsten Naturgefahren, denen die Gesellschaft ausgesetzt ist. In seiner Promotion am Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ hat Jannes Münchmeyer künstlichen Intelligenz genutzt, um Erdbeben zu verstehen und frühzeitig vor starken Erschütterungen warnen zu können.

„Ich möchte mit meiner Forschung die Gefahr verringern, die von Erdbeben für die Menschen ausgeht.“

CRISPR sind bestimmte Erbgutabschnitte in der DNA von Bakterien und ein wichtiger Teil ihres Immunsystems. Hier werden Informationen über Infektionen oder Genveränderungen gespeichert. Mithilfe ausgeklügelter Technologien können diese Informationen genutzt werden, um Krankheitsverläufe besser zu verstehen, vorherzusagen und zu behandeln. In seiner Promotion am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung HIRI hat Chunlei Jiao innovative CRISPR-basierte Plattformen entwickelt, die auch vergangene Zellzustände aufzeichnen können und Rückschlüsse zulassen, mit welchen Krankheitserregern Bakterien bisher in Berührung gekommen sind. Das hat großes Potenzial für genauere Diagnosen und Behandlungen von Krankheiten.

„Mit meiner Forschung an CRISPR-Werkzeugen möchte ich dazu beitragen, Krankheiten und Infektionen besser zu verstehen und deren Diagnose zu Verbessern.“

Supraglaziale Seen in der Antarktis entstehen, wenn sich Schmelzwasser auf den Eisflächen sammelt. Sie beeinflussen, ob Gletscher Masse verlieren oder dazugewinnen. Trotzdem sind die supraglazialen Seen in der Antarktis bislang jedoch kaum erforscht. Mariel Dirscherl vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat in ihrer Promotion ein KI-gestütztes System entwickelt, dass erstmals optische und radar-basierte Satelliten Bilder auswertet und so antarktische Schmelzwasser-Seen automatisiert erfassen und analysieren kann. Der Datensatz liefert eine wichtige Grundlage für die Modellierung des zukünftigen Beitrags der Antarktis zum globalen Meeresspiegelanstieg.

„Da supraglaziale Seen in der Antarktis bislang nur kaum erforscht wurden, war es mein besonderes Interesse, das Bewusstsein für die Bedeutung der Seen im Kontext des globalen Klimawandels zu stärken.“

Seit seiner ersten Sekunde befindet sich unser Universum in einer Hochenergiephase, die Teilchenphysik beinhaltet, die sich jenseits der Standardmodelle abspielt und (noch) nicht durch diese abgebildet werden kann. Dank der Gravitationswellen, die von den uranfänglichen Objekten ausgehen, haben wir Zugang zu bisher unerreichten Zeit- und Energieskalen und können diese erforschen. Wie sich aktuelle und zukünftige Observatorien dafür eignen, Gravitationswellen in einem breiten Frequenzbereich zu erforschen, hat Peera Simakachorn in seiner Promotion am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY untersucht. Seine Arbeit hat dazu beigetragen, wissenschaftliche Argumente für zukünftige Experimente zu liefern, insbesondere für das Einstein-Teleskop. Darüber hinaus erforschte Peera Simakachorn auch Gravitationswellen im Ultrahochfrequenzbereich – derzeit noch wissenschaftliches Neuland.

„Mit den derzeitigen und zukünftigen Observatorien werden wir bald die unerforschte Geschichte unseres Kosmos lesen können - wie eine Art kosmisches Geschichtsbuch. Ich bin froh dazu beizutragen.“

Bauchspeicheldrüsenkrebs ist eine äußerst tödliche Erkrankung, für die es kaum wirksame Therapien gibt. Chiarfa Falcomatá von der Icahn School of Medicine am Mount Sinai in New York hat in ihrer Promotion die molekularen und zellulären Grundlagen dieser Tumoren untersucht. Dabei hat sie wichtige Erkenntnisse gewinnen können, über die Zelltypen, aus denen sie bestehen, und über die Signale, welche die Tumorzellen am Leben halten und sie vor Immunangriffen schützen. Auf dieser Grundlage hat sie in Kooperation mit dem Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung neue Strategien entwickelt, um diese Signale zu blockieren und die Tumorzellen mithilfe des Immunsystems zu eliminieren.

„Bisher gibt es kaum wirksame Therapien gegen Bauchspeicheldrüsenkrebs. Mit meiner Forschung möchte ich neue Strategien entwickeln, mit denen unser Immunsystem die Tumorzellen bekämpfen kann.“

Für eine erfolgreiche Energiewende braucht es unbedingt sichere, effiziente Speichertechnologien. Hannes Radinger hat sich in seiner Promotion am Karlsruher Institut für Technologie KIT mit kohlenstoffbasierten Elektroden in Durchflussbatterien befasst. Diese Batterien haben großes Potenzial als Speicher für zum Beispiel Sonnenenergie für den Verbrauch während der Nacht, gelten. Um diese Technologie weiter voranzutreiben, hat Hannes Radinger die Oberflächeneigenschaften, die Struktur und das elektrochemische Verhalten der Batterien untersucht. Die Ergebnisse liefern tiefgreifende Einblicke in die zugrundeliegenden Grenzflächenphänomene in der Elektrochemie und helfen die wichtige Grundlagenforschung für Energiespeicher auszubauen.

„My passion for advancing energy storage technology and challenging existing beliefs drives me to push the boundaries of basic science.“

Mikrobiome bezeichnen die Gesamtheit der Mikroorganismen (z. B. Bakterien oder Viren), die auf und in einem Wirt leben. Die Stoffwechselaktivitäten dieser Organismen können für verschiedene biotechnologische Anwendungen genutzt werden, zum Beispiel für pharmazeutische Produkte, Lebensmittel oder Waschmittel. Flávio Baleeiro hat in seiner Promotion am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ und KIT untersucht, wie uns Mikrobiome helfen können, unseren Müll loszuwerden und dabei Kohlenstoff mit unübertroffener Effizienz zu fixieren. Während des Prozess produziert das Mikrobiome Chemikalien, die in industriellen Prozessen genutzt werden können.

„Ein Mikrobiom kann unseren Müll loswerden und Kohlenstoff mit unübertroffener Effizienz binden. Diese faszinierende Tatsache treibt mich an, eine Kreislaufwirtschaft um sie herum zu entwickeln.“

Tieftemperatur-Energiesensoren wie das Magnetische Mikrokalorimeter erreichen hohe Auflösungen, sind schnell und in großer Anzahl auf Chips integrierbar. Um sie für Experimente oder Messsysteme nutzbar zu machen und Temperaturen nahe des absoluten Nullpunktes auszulesen, bedarf es einer zugeschnittenen Auslesemethode. In seiner Promotion hat Nick Karcher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine Elektronik entwickelt, um Signale von Tieftemperatur-Teilchendetektoren während der Messzeit auszulesen.

„Ich hoffe, dass meine neue Methode völlig neue Möglichkeiten für künftige Experimente in der Physik eröffnen wird.“

Richard Gebauer studierte und promovierte am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Bereich Quantencomputing. Parallel zu seiner Doktorarbeit absolvierte er einen Master of Business Administration (MBA) am internationalen Collège des Ingénieurs. Seit März arbeitet er als Strategieberater bei PwC Strategy&, unterstützt aber auch weiterhin als Postdoc die wissenschaftliche Arbeit am KIT.

„Innovative und disruptive Technologien sind meine Leidenschaft. Mit meiner Forschung neue Anwendungen im hochdynamischen Quantencomputing- Umfeld zu ermöglichen, begeistert mich immer wieder.“

Iulia Cojocariu machte ihren Abschluss in Chemie an der Universität La Sapienza, Rom, Italien. Anschließend wechselte sie zum Forschungszentrum Jülich an das Peter Grünberg Institut für Elektronische Eigenschaften, wo sie unter der Leitung von Prof. Claus M. Schneider promovierte. Sie verteidigte ihre Doktorarbeit in Physik an der Universität Duisburg-Essen. Jetzt arbeitet sie als Postdoc am Elettra Synchrotron und an der Universität Triest.

„Molekulare Grenzflächen sind äußerst vielseitige Instrumente für spin-elektronische Geräte. Meine Forschung trägt dazu bei, ihre magnetischen, chemischen und elektronischen Eigenschaften besser zu verstehen.“