Jülich Aachen Research Alliance Generalsekretariat
Forschungszentrum Jülich GmbH 52425 Jülich
Tel: 0 24 61- 61 18 15 E-Mail: info@jara.org www.jara.org
Kompetenzen bündeln – Zukunft gestalten
Jülich Aachen Research Alliance
Die Zusammenarbeit zwischen RWTH Aachen und Forschungs- zentrum Jülich hat eine lange Tradition. Seit vielen Jahren gibt es zwischen unseren Einrichtungen einen lebhaften wissen- schaftlichen Austausch und eine große Anzahl gemeinsam berufener Professoren. Gemeinsam sind wir mit unseren Wis- senschaftlerinnen und Wissenschaftlern zu der Überzeugung gekommen, dass wir über diese punktuellen Kooperationen hinaus mit einer gemeinsamen strategischen Planung unser Potenzial noch viel besser als bisher nutzen können. Nur ge- meinsam wird es uns als Hochschule und Großforschungsein- richtung gelingen, signifikante Beiträge zur Lösung drängen- der gesellschaftlicher Fragestellungen leisten zu können.
Diesen Überlegungen haben wir im August 2007 mit der Grün- dung von JARA, der Jülich Aachen Research Alliance, Rechnung getragen.
In JARA bearbeiten wir erfolgreich so spannende, vor allem aber auch zukunftsweisende Forschungsfelder wie nachhaltige Energieversorgung, Informationstechnologie, Computersimu- lation mit Hochleistungsrechnern und Hirnforschung. Bei der Ausbildung von exzellentem wissenschaftlichen Nachwuchs gehen wir mit speziellen Studiengängen und maßgeschnei-
derten Förderprogrammen auf die besonderen Bedürfnisse unserer Studierenden und Nachwuchswissenschaftler ein und tragen den erheblichen Anforderungen von Spitzenforschung in einem globalen Umfeld Rechnung. Auf Grund lage von her- ausragenden wissenschaftlich-technischen Infrastrukturen schaffen wir so ein Umfeld, in dem Wissenschaftler und Wis- senschaftlerinnen kreativ und erfolgreich sein können. Dies lässt sich an der gewachsenen Zahl der gemeinsamen Publika- tionen und eingeworbenen Drittmittel sichtbar belegen.
JARA hat der RWTH und dem Forschungszentrum schon jetzt völlig neue Wege in der Zusammenarbeit eröffnet. Wir werden diesen gemeinsamen Weg in Zukunft weiter ausbauen. Uns begleitet dabei unsere feste Überzeugung, dass dieser „JARA- Weg“ beispielgebend für andere Einrichtungen sein kann und dabei helfen wird, noch bestehende institutionelle Hürden zwi- schen Universitäten und außeruniversitären Forschungsein- richtungen abzubauen.
Auf den folgenden Seiten stellen wir Ihnen näher vor, was wir in JARA machen und warum wir es machen.
Wir wünschen Ihnen eine interessante Lektüre.
Inhalt
Prof. Dr.-Ing. Ernst Schmachtenberg, Rektor der RWTH Aachen, und Prof. Dr. Achim Bachem, Vorstandsvorsitzender des Forschungszentrums Jülich.
Prof. Dr.-Ing. Ernst Schmachtenberg Prof. Dr. Achim Bachem
Forschungszentrum Jülich und RWTH Aachen – eine erfolgreiche Allianz
Kompetenzen bündeln – Zukunft gestalten Seite 2
Vorwort
Prof. Dr. Achim Bachem und Prof. Dr.-Ing. Ernst Schmachtenberg über JARA Seite 1
Interview mit Dr. Norbert Drewes, JARA-Generalsekretär
„Herausforderungen strategisch und gemeinsam angehen“ Seite 4
Wissenschaftlicher Nachwuchs
Innovativ und interdisziplinär Seite 6
Erfolgsbilanz
Jung und erfolgreich Seite 8
JARA-BRAIN
Patienten profitieren von der Hirnforschung Seite 10
Interview mit Prof. Dr. Kathrin Reetz, JARA-BRAIN-Juniorprofessorin
„Überzeugendes Modell“ Seite 12
JARA-ENERGY
Forschen für eine sichere, umweltverträgliche Energieversorgung Seite 14
JARA-FIT
Die Informationstechnologie der Zukunft entwickeln Seite 18
Interview mit Prof. Dr. Christoph Stampfer, JARA-FIT-Juniorprofessor
„Echter Mehrwert“ Seite 20
JARA-HPC
Computersimulation mit Hochleistungsrechnern Seite 22
Wissenschaftliche Infrastruktur
Gemeinsames Umfeld für Spitzenforschung Seite 26
7 Fragen an den Parlamentarischen Staatssekretär Thomas Rachel, MdB
„Die JARA als Blaupause“ Seite 28
Vorwort
D
ie Allianz begründet ein wissen- schaftliches Umfeld, das inter- national eine Spitzenstellung ein nimmt und für die besten Forsche- rinnen und Forscher attraktiv ist. Sie stärkt zugleich die Position der beiden Partner im weltweiten Wettbewerb um Forschungsmöglichkeiten, Fördermittel und Forschungsgeräte. Somit kann die Allianz Forschungsvorhaben angehen, die keiner der Partner alleine erfolgreich bearbeiten könnte. Sie liefert dabei na- turwissenschaftlich-technische Antwor- ten auf zentrale Herausforderungen, vor denen unsere Gesellschaft steht. Ent- sprechend ihrer Aufgaben stehen derzeit vier Forschungsbereiche im Mittelpunkt der JARA:- Hirnforschung (JARA-BRAIN) - nachhaltige Energie (JARA-ENERGY) - Informationstechnologien der Zukunft (JARA-FIT)
- Simulationswissenschaften mit Hoch- leistungsrechnern (JARA-HPC)
Die RWTH Aachen und das Forschungs- zentrum Jülich verknüpfen somit gezielt Forschungsfelder, in denen sich ihre spezifischen Kompetenzen wirkungs- voll ergänzen. In diesem integrativen Partnerschaftsmodell werden wissen- schaftspolitische Strategien festgelegt und koordiniert. Gemeinsam werden Forschungsziele definiert und Inves- titionen getätigt. Wichtig ist auch die gemeinschaftliche Berufung des akade- mischen Personals: So werden Inhaber einer JARA-Professur künftig ein Insti- tut in Aachen und zugleich eines in Jü- lich leiten. Sie verfügen dabei über volle Rechte und Zugriffe auf Ressourcen an
beiden Institutionen. Nicht nur mit der JARA-Professur ist die Allianz in der Lage, renommierten Wissenschaftlern noch bessere Forschungsmöglichkeiten anzubieten, als es RWTH Aachen oder Forschungszentrum Jülich alleine könn- ten. Außerdem hat die JARA gemeinsame Juniorprofessuren und Nachwuchsgrup- pen eingerichtet. Diese werden zum Teil aus Mitteln der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder zur Förderung von Wissenschaft und Forschung an deutschen Hochschulen finanziert.
Die JARA umfasst rund 4.000 Mitar- beiter mit einem Finanzvolumen von rund 350 Millionen Euro. Das Investiti- onsvolumen betrug im Jahr 2009 rund 40 Millionen Euro. Seitdem die RWTH Aa- chen und das Forschungszentrum Jülich mit der Unterzeichnung des JARA-Vertra- ges am 6. August 2007 eine strategische Partnerschaft geformt haben, wird die
Allianz ständig weiterentwickelt: Inzwi- schen um fasst die Kooperation in der JARA nicht nur die Forschung in den vier Kernbereichen, sondern beispielsweise auch gemeinsam betriebene wissen- schaftlich-technische Infrastrukturen und neue Wege in der Nachwuchsförde- rung. Damit die JARA ein nachhaltiger Erfolg wird, sind die Wissenschaftler am Prozess der Ausgestaltung wesentlich beteiligt.
Durch die Allianz werden das Forschungs- zentrum Jülich und die RWTH künftig noch enger zusammenrücken und dabei ihre jeweiligen Stärken auf den anderen Partner ausdehnen. Das bedeutet, dass die Hochschule in der JARA programma- tischer ausgerichtet sein wird als bisher und dass andererseits die Institute des Forschungszentrums mehr Flexibilität und Raum für freie Forschung gewinnen.
Die RWTH Aachen ...
... gehört mit ihren 260 Instituten in neun Fakultäten zu den führenden europäischen Hochschulen. Derzeit sind rund 33.000 Studierende in über 100 Studiengängen eingeschrieben, davon über 5.200 ausländische Stu- dierende. Im Rahmen der Exzellenzin- itiative erhielt die RWTH Aachen durch die Bewilligung von insgesamt drei Exzellenzclustern, einer Graduierten- schule und des Zukunftskonzepts
„RWTH Aachen 2020: Meeting Global Challenges“ zusätzliche Impulse für eine ausgeprägte internationale Wett- bewerbsfähigkeit. Die JARA ist zentra- ler Bestandteil dieses Zukunftskon- zeptes.
Das Forschungszentrum Jülich ...
... betreibt interdisziplinäre Spitzen for- schung zur Lösung großer gesellschaft- licher Herausforderungen in den Berei- chen Gesundheit, Energie & Umwelt sowie Informationstechnologie. Mit den beiden Schlüsselkompetenzen Physik und Supercomputing werden in Jülich sowohl langfristige, grundla- genorientierte und fächerübergreifen- de Beiträge zu Naturwissenschaften und Technik erarbeitet als auch kon- krete technologische Anwendungen.
Mit rund 4.400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern gehört Jülich, Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, zu den größten Forschungszentren Europas.
Forschungszentrum Jülich und RWTH Aachen – eine erfolgreiche Allianz
In der Jülich Aachen Research Alliance, kurz JARA, überwinden die RWTH Aachen und das Forschungszentrum Jülich in einem deutschlandweit einzigartigen Modell das Nebeneinander von universitärer und außeruniversitärer Forschung und Lehre.
Kompetenzen bündeln – Zukunft gestalten
Die Partner
Z
wischen der RWTH Aachen und dem Forschungszentrum Jülich gab es schon immer einen guten Kontakt und eine Reihe gemeinsamer Forschungsprojekte. Wozu braucht man da überhaupt eine Allianz wie JARA?Es ist richtig, dass RWTH und For- schungszentrum punktuell schon sehr lange erfolgreich zusammengearbeitet haben. Dabei sind wir alle, besonders aber die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, immer mehr zu der Er- kenntnis gelangt: Durch vereinzelte Pro- jekte können wir nicht annähernd das riesige Potenzial nutzen, das RWTH und Forschungszentrum bieten.
Inwiefern?
Wenn Sie die Fragestellungen betrach- ten, die wir in der JARA bearbeiten, so müssen wir eine neue Qualitätsstufe in der Zusammenarbeit erreichen, um wirklich entscheidende Lösungsbeiträ- ge zu liefern. Unsere Gesellschaft steht vor gewaltigen Herausforderungen: Wie können wir uns künftig klimafreundlich, sicher und zu akzeptablen Kosten mit Energie versorgen? Wie können wir die Lebensqualität in einer zunehmend äl- ter werdenden Bevölkerung bewahren?
Solche Fragen lassen sich nur langfris- tig, strategisch und verbindlich gemein- sam angehen. Als eine der führenden technischen Hochschulen und eines der
größten europäischen Forschungszent- ren sind wir uns unserer Verantwortung und unserer Möglichkeiten bewusst. Wir müssen und wollen die Zukunft aktiv ge- stalten. In der JARA gelingt uns dies bes- ser und leichter als zuvor.
Wie äußert sich die von Ihnen genannte
„neue Qualität“ konkret?
Exzellente Forschung wird von exzellen- ten Wissenschaftlern und Wissenschaft- lerinnen betrieben. In der JARA verfolgen wir eine gemeinsame Berufungsstrate- gie und bündeln unsere Ressourcen ge- zielt, um die besten Köpfe weltweit für uns gewinnen zu können. Diese Strategie trägt Früchte, wie wir beispielsweise an der erfolgreichen Einwerbung von Nach- wuchsgruppenleitern aus dem Ausland sehen, die von so renommierten Einrich- tungen wie dem Massachusetts Institute of Technology oder der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich zu uns kommen. Ein anderes herausragendes Beispiel: Prof. Dr. David DiVincenzo, Preis- träger der mit 3,5 Millionen Euro dotier- ten Alexander von Humboldt-Professur und einer der meist zitierten theoreti- schen Physiker weltweit, ist aus den USA zu uns gekommen. Er wird hier als erster Inhaber einer JARA-Professur ein Institut in Aachen und zugleich eines in Jülich leiten. Damit ist diese JARA-Professur wesentlich besser ausgestattet als eine normale Professur in Aachen oder eine
Direktorenstellung in Jülich. Alleine hät- ten weder RWTH noch Forschungszent- rum Herrn DiVincenzo für sich gewinnen können.
Werden RWTH Aachen und das For- schungszentrum Jülich irgendwann komplett verschmelzen, ähnlich wie es die Universität Karlsruhe und das For- schungszentrum Karlsruhe getan ha- ben?
Das ist derzeit kein Thema für uns.
Zweifellos ist das Karlsruher Institut für Technologie, das als Zusammenschluss aus Universität und Forschungszent- rum gegründet wurde, sehr erfolgreich.
Wir jedoch wollten von Anfang an nur in ausgewählten, einander ergänzenden Bereichen kooperieren, um unsere Kom- petenzen zielgerichtet zu verbinden. Und wir sind nach wie vor überzeugt davon, dass wir unter den aktuellen Rahmen- bedingungen den für uns richtigen Weg eingeschlagen haben.
Wenn Sie von der Verschmelzung zu einer Rechtsform absehen, wie organi- sieren und steuern Sie die Allianz denn dann?
Uns ist es sehr wichtig, den Leitgedan- ken „von unten nach oben“, aus dem die JARA entstanden ist, auch künftig mit Leben zu erfüllen: Die Wissenschaftler sind über gewählte Direktoren, die als
Sprecher fungieren, eng in die Steuerung und Führung von JARA eingebunden. Die Direktoren entwickeln mit Vorstand und Rektorat im JARA-Präsidium die gemein- same Strategie und beraten über Perso- nal- und Investitionsentscheidungen.
Grundlegende Entscheidungen werden gemeinsam durch Vorstand und Rekto- rat verbindlich für beide Einrichtungen getroffen.
JARA-Regelungen, die immer gleicher- maßen an RWTH und Forschungszent- rum gelten, sorgen bedarfsgerecht für Klarheit bei den unterschiedlichsten Prozessen. So gibt es eine gemeinsame Berufungsrichtlinie, eine gemeinsame Patentverwertung, aber auch eine abge- stimmte Pressestrategie. Grundsätzlich versuchen wir, den administrativen Auf- wand so klein wie möglich zu halten.
Ist das Modell JARA auf andere For- schungseinrichtungen übertragbar?
Ich bin überzeugt, dass JARA ein Bei- spiel für andere Hochschulen und For- schungszentren sein kann und wir somit dazu beitragen, die Möglichkeiten opti- mal zu nutzen, die Deutschland für die Forschung bietet.
Interview
„Herausforderungen strategisch und
gemeinsam angehen“
Interview mit Dr. Norbert Drewes, JARA-Generalsekretär
Dr. Norbert Drewes, JARA-Generalsekretär
technische Anwendung von Grenzflä- chen aus biologischen Materialien geht.
Beide Sektionen haben Förderanträge für weitere Graduiertenschulen einge- reicht. Die Sektion JARA-HPC ist eng mit der Graduiertenschule AICES verbunden, JARA-ENERGY ist eingebunden in eine geplante Helmholtz-Graduiertenschule.
Indem die JARA-Wissenschaftler an der RWTH Aachen lehren und Praktika an- bieten, ist sichergestellt, dass die Stu- dierenden an aktuellen Forschungsthe- men und Einrichtungen arbeiten und lernen können. Die JARA beteiligt sich an internationalen Studiengängen und internationalen Austauschprogrammen.
Schließlich führt sie auch Intensivkur- se – etwa als „Sommerschule“ oder als
„Winterschule“ – zu Forschungsgebieten der Allianz durch.
berufenen Wissenschaftlers oder einer berufenen Wissenschaftlerin ein Stellen- angebot zu machen.
Ein Kennzeichen der JARA ist, dass ihre Wissenschaftler stark interdisziplinär forschen. Entsprechend ausgebildeter Nachwuchs ist rar, weshalb sich die Alli- anz an Graduiertenkollegs und Graduier- tenschulen beteiligt oder sie einrichtet.
So betreiben die Sektion JARA-BRAIN und die Universität von Pennsylvania, USA, ein internationales Graduiertenkolleg, in dem Doktoranden verschiedener Diszi- plinen an wissenschaftlichen Fragestel- lungen rund um die psychischen Erkran- kungen Schizophrenie und Autismus forschen und dabei ein maßgeschnei- dertes Lehrprogramm absolvieren. Die Sektion JARA-FIT wirkt an zwei Graduier- tenschulen der Deutschen Forschungs- gemeinschaft mit, in denen es um die
U
m solche Experten auszubilden, wurde die German Research School for Simulation Sciences (GRS) gegründet, die von der RWTH Aa- chen und dem Forschungszentrum ge- meinsam getragen wird. Sie bietet den eigens entwickelten Master-Studiengang Simulation Sciences sowie zahlreiche Forschungsmöglichkeiten für Doktoran- den an. Ausgestattet ist die GRS mit besonders geeigneten und modernen Einrichtungen in Aachen und auf dem Campus in Jülich. Sie ermöglicht dem wissenschaftlichen Nachwuchs den Zu- gang zu Rechnern und Visualisierungs- systemen der internationalen Spitzen- klasse.Unter anderem mit vier neuen Juniorpro- fessuren baut die JARA-Sektion BRAIN ein weiteres neues Berufsbild auf: den
„klinischen Wissenschaftler“. Dabei han- delt es sich um Ärzte, die in der Klinik tätig sind, und dabei hinreichend Zeit sowohl für die Forschung als auch für ihre Ausbildung zum Facharzt haben.
Auch die Sektion FIT richtete zwei neue Stellen für Juniorprofessoren ein. Die jungen Professoren untersuchen nun Fragestellungen, die sich an der Schnitt- stelle der etablierten Forschungsthemen der RWTH Aachen und des Forschungs- zentrums Jülich befinden. Entsprechend nutzen sie auch in beiden Einrichtun- gen Labore und verfügen dort über Mit- arbeiter. In der JARA gibt es außerdem gemeinsame Mentoringprogramme für Frauen sowie Dual Career Konzepte, die es ermöglichen sollen, der Lebenspart- nerin oder dem Lebenspartner eines
Wissenschaftlicher Nachwuchs
Innovativ
und interdisziplinär
Ohne exzellente, engagierte junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wäre die JARA undenkbar. Doch manche Ausbildungsgänge, die von der Allianz benötigt werden, sind noch nicht etabliert. Dazu zählt der des Simulationswis- senschaftlers, der die Leistungskraft von Hochleistungsrechnern sinnvoll und effizient nutzen kann.
Die German Research School bildet die künftige Forscherelite für Computersimulation aus.
Nachwuchswissenschaftler erhalten Zugang zu computergestützten Visualisierungssystemen der Spitzenklasse. Hier eine 3-D-Simulation eines brennenden Zuges auf einer drei mal elf Meter großen Leinwand.
Erfolgsbilanz
D
ie Jülich Aachen Research Alli- ance – im Sommer 2007 ins Le- ben gerufen – ist noch jung. Doch es zeigt sich bereits, dass die partner- schaftlich geschaffenen Strategien und Maßnahmen greifen.Die wohl wichtigsten Belege wissen- schaftlicher Leistung sind Publikationen:
Ende 2009 hatte sich die Zahl der Veröf- fentlichungen, die Forscher aus Aachen und Jülich gemeinsam verfasst haben, gegenüber der Zeit vor der JARA-Grün- dung nahezu verdreifacht.
Ein weiterer Hinweis für den positiven Effekt der JARA: Zwar lehrten und forsch- ten auch schon 2006 – vor dem Start der JARA – in Aachen und Jülich 11 Professo- ren, die gemäß einer langen Tradition von RWTH und Forschungszentrum gemein- sam berufen worden waren. Sie leiteten dabei normalerweise ein Institut in Jü- lich oder ein Institut in Aachen. Doch seit der Gründung der Allianz hat sich die Zahl der gemeinsam berufenen Professoren bis 2010 auf 28 deutlich erhöht. Inzwi- schen gibt es mit der JARA-Professur auch noch ein erweitertes Berufungsmo-
dell, das die Verbindung zwischen RWTH Aachen und Forschungszentrum Jülich weiter intensiviert.
Schließlich richten RWTH Aachen und das Forschungszentrum immer häufiger gemeinsam wissenschaftliche Tagungen aus, wie beispielsweise die 1. Internati- onale JARA-ENERGY-Konferenz und die JARA-FIT Nanoelectronic Days. Dieses Engagement trägt dazu bei, die JARA in der Fachwelt bekanntzumachen und zu etablieren. Die JARA unterstützt in zu- kunftsträchtigen Forschungsbereichen
mit sogenannten Seed Funds Vorhaben, die sich in der Ideen- oder Startphase be- finden.
Dieses Instrument hat sich bereits be- währt: Einige der Projekte liefen dank der Anschubfinanzierung so erfolgreich an, dass Drittmittelgeber – auch aus dem Ausland – die Förderung der weiteren Ar- beiten übernommen haben. So konnten aus JARA-Seed-Fund-Projekten Sonder- forschungsbereiche beantragt und DFG- Forschergruppen eingeworben werden.
Jung und erfolgreich
Was die JARA bereits erreicht hat
Prof. Dr. David P. DiVincenzo, internationaler Spitzenphysiker und Preisträger der Alexander von Humboldt-Professur
Die Teilnehmer der 1. Internationalen JARA-ENERGY-Konferenz folgen einem Vortrag von Prof. Dr. Lorenz Singheiser, einem der Initiatoren der Konferenz.
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eder fünfte Europäer muss damit rechnen, einmal in seinem Leben psychisch krank zu werden. Das hat auch immense finanzielle Folgen für die staatlichen Gesundheitssysteme und die Volkswirtschaften. Eine Schätzung der Burden of Disease Group der Weltge- sundheitsorganisation (WHO) für 2030 bekräftigt dies. Insofern sind neurologi- sche und psychische Erkrankungen eine der zentralen gesellschaftspolitischen Aufgaben des 21. Jahrhunderts, der sich die Wissenschaftlerinnen und Wissen- schaftler der JARA-Sektion BRAIN stellen.Denn sie entwickeln neue Strategien, um solche Erkrankungen zu diagnostizieren, zu behandeln und ihnen vorzubeugen.
„Um die klinischen Herausforderungen zu bewältigen, benötigen wir ein besse- res Verständnis von Struktur und Funk- tion des Gehirns beim gesunden und kranken Menschen“, sagt Prof. Dr. Karl Zilles vom Institut für Neurowissen- schaften und Medizin am Forschungs- zentrum Jülich, einer der beiden JARA- BRAIN-Direktoren. So erforschen die
Wissenschaftler beispielsweise die Art der Kommunikation zwischen den Ner- venzellen beziehungsweise der Syn- apsen in verschiedenen Bereichen der menschlichen „Schaltzentrale“. Beson- ders interessieren sie sich auch für die Gehirnrinde, die für viele emotionale und kognitive Leistungen bedeutsam ist.
„Ein einzelnes Institut alleine könnte die erforderliche komplexe Forschungsar- beit nicht leisten“, so Zilles.
JARA-BRAIN verknüpft die Jülicher Stär- ken, Entwicklung und Anwendung mo- dernster High-Tech-Geräte sowie inter- disziplinäre Forschungskompetenz, mit der Expertise der Universitätsklinik Aa- chen, die in den Bereichen Psychiatrie, Neurologie und Neuropsychologie zu den führenden und größten europäischen Universitätskrankenhäusern zählt. „Wir decken in JARA-BRAIN die komplette Erkenntniskette von der Grundlagenfor- schung bis hin zur klinischen Anwen- dung ab“, betont JARA-BRAIN-Direktor Prof. Dr. Dr. Frank Schneider von der Kli- nik für Psychiatrie, Psychotherapie und
Psychosomatik der RWTH Aachen. Ergeb- nisse aus dem Forschungslabor können also nahezu unmittelbar in der Klinik für die Prävention und Behandlung von Krankheiten angewendet werden – um- gekehrt können Beobachtungen an Pati- enten schnell an die Grundlagenforscher zurückgemeldet werden. Schneider: „So ist zum Nutzen der Patienten der effekti- ve Transfer zwischen Forschung und Pra- xis gewährleistet.“
Insbesondere erforschen die Wissen- schaftler aus rund 25 Kliniken und Instituten der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich Entwick- lungsstörungen von Kindern und Ju- gendlichen als typische Erkrankungen des jüngeren Alters sowie die Schizo- phrenie als Krankheit des mittleren Le- bensalters. Außerdem konzentrieren sie sich auf neurodegenerative Krankheiten, die vornehmlich im höheren Lebensalter auftreten wie Alzheimer, Parkinson und Demenzen.
Hirnforschung
Patienten profitieren von der Hirnforschung
Neurologische und psychische Erkrankungen bringen für Patienten und ihre Angehörigen häufig einschneidende Veränderungen und Belastungen mit sich.
Der Alltag kann nicht mehr alleine bewältigt werden. Das Umfeld reagiert viel- fach mit Unverständnis und grenzt sich ab. Dabei sind Depressionen, Angst, Sucht und neurodegenerative Erkrankungen weltweit auf dem Vormarsch.
Die Wissenschaftler der Sektion JARA-BRAIN untersuchen unter anderem, wie Nervenzellen in verschiedenen Bereichen des menschlichen Gehirns miteinander kommunizieren.
S
ie haben in den USA geforscht, bevor Sie zu JARA-BRAIN kamen.Was hat Sie bewogen, den Ruf aus Deutschland anzunehmen?
Zwei Dinge waren hierfür entscheidend:
das einzigartige interdisziplinäre For- schungsumfeld an der RWTH Aachen und dem Forschungszentrum Jülich sowie das hier praktizierte Modell des „Clinici- an Scientist“. JARA-BRAIN bietet mir die Gelegenheit, Klinik und Forschung in ide- aler Weise miteinander zu kombinieren.
Als junge klinische Wissenschaftlerin kann ich meine Facharztausbildung vor- antreiben, klinische Schwerpunktberei- che bilden – also beispielsweise Spezial- sprechstunden – und wissenschaftlich forschen.
Dies alles läuft parallel: Mit einer halben Stelle in der Klinik und einer halben Stelle in der Forschung sind beide Bereiche eng miteinander verknüpft.
Inwiefern profitiert Ihre Arbeit an der Aachener Universitätsklinik von der Zu- sammenarbeit mit Jülich?
Mein wissenschaftliches Interesse gilt den neurodegenerativen Erkrankungen.
Meine Arbeitsgruppe und ich erforschen beispielsweise die mit Parkinson-, Hun- tington- oder Alzheimer-Erkrankungen einhergehenden Veränderungen in den Gehirnstrukturen und in den Gehirn- funktionen, wobei die Frühstadien, bei denen die ersten klinischen Symptome noch nicht zutage getreten sind, beson-
„Überzeugendes Modell“
Interview mit Prof. Dr. Kathrin Reetz, JARA-BRAIN-Juniorprofessorin
ders interessant sind. Dafür setzen wir bildgebende Verfahren wie die Magnetre- sonanztomographie (MRT) ein. Hier ko- operieren wir eng insbesondere mit der Jülicher Gruppe um Prof. Dr. Jon Shah.
Zum Einsatz kommen dabei unter ande- rem innovative MRT-Methoden, wie die Natrium- und Wassergehalt-Messung.
Geplant sind auch Untersuchungen in be- sonders starken Magnetfeldern mit so- genannten Hochfeld-Magnetresonanz- tomographen.
Was erhoffen Sie sich beruflich von der Zukunft?
Natürlich erhoffe ich mir, meine junge Arbeitsgruppe zu etablieren und auszu- bauen. Ich möchte das Ziel umsetzen, innovative Methoden insbesondere zur Früherkennung von neurodegenerativen Krankheiten in die Klinik zu transferie- ren. Darüber hinaus wünsche ich mir, dass sich das duale Konzept des „klini- schen Wissenschaftlers“ weiter bewährt und praktisch durchsetzen kann.
Interview
Mit bildgebenden Verfahren – hier ein Magnetresonanz-Positronenemissionstomograph – erforschen JARA-Wissenschaftler das Gehirn beim gesunden und beim kranken Menschen.
Prof. Dr. Kathrin Reetz, JARA-BRAIN-Juniorprofessorin
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ie 2.200 Mitarbeiter und fast 50 Institute der JARA-Sektion ENER- GY eint das Ziel, die Energiever- sorgung und Mobilität der Zukunft in ökonomisch gangbarer Weise zu sichern und dabei die Umwelt wie auch das Klima zu schonen. „Wir bearbeiten dabei einen Großteil der drängenden Fragen, wie sie sich auch aus dem Energiekonzept der Bundesregierung ergeben“, sagt Prof.Dr. Dirk Bosbach vom Forschungszen- trum Jülich, einer der beiden Direkto- ren von JARA-ENERGY. So verbessern die Wissen schaftlerinnen und Wissen- schaftler die konventionelle Kraftwerks-
technik, widmen sich aber ebenso den erneuerbaren Energien sowie nuklearen und elektrochemischen Energietech- niken. „Denn auch künftig werden wir unseren Energiebedarf aus den ver- schiedensten Quellen decken, also einen Energiemix haben“, so Bosbach.
Doch die Forscher beschränken sich nicht auf die Handlungsfelder „Ener- gieträger“ und „Energiewandlung“, also auf die Suche nach Möglichkeiten, Strom klimafreundlicher als bisher zu erzeu- gen. Sie arbeiten auch an möglichst verlustarmen Transport- und Speicher-
möglichkeiten der Energie sowie an Ener gietechniken für Autos und mobile Geräte. Schließlich beschäftigen sie sich mit übergreifenden Querschnittsthemen.
Eines davon ist die Erforschung neuer Materialien, von denen der Fortschritt in der Energietechnik häufig abhängt.
Ein anderes ist die Systemanalyse: Dabei werden Verfügbarkeit, Chancen und Risi- ken von technologischen Entwicklungen im Energiesystem untersucht und die Er- gebnisse in einen gesamtgesellschaftli- chen Zusammenhang eingeordnet.
Energieforschung
Forschen für eine
sichere, umweltverträgliche Energieversorgung
Der Energiehunger der Menschheit insbesondere in den Schwellenländern nimmt rasant zu. Wäh- renddessen schwinden die Vorräte von Öl, Gas und Kohle. Zugleich ist das Kohlendioxid, das bei der Verbrennung solcher fossiler Brennstoffe freigesetzt wird, die Hauptursache der globalen Klima- erwärmung. Diese gefährdet die Lebensgrundlage vieler Menschen, indem sie Lebensräume verän- dert, und wirkt sich auf Gesellschaft und Wirtschaft aus.
Der Strombedarf der Menschheit wird weiter steigen – daran, dass er auch auf wirtschaftlich gangbare Weise und zugleich klimaschonend gedeckt werden kann, arbeiten die Forscher der Sektion JARA-ENERGY.
Energieforschung
In der Sektion JARA-ENERGY sind die entsprechenden Kompetenzen der Aa- chener und Jülicher Energieforscher ge- bündelt. „Wir suchen nach wirtschaftlich tragbaren Lösungen, kooperieren eng mit der Industrie und sind gefragte Be- rater für Verbände und Politik“, sagt Prof.
Dr. Reinhard Madlener von der RWTH Aa- chen, Direktor von JARA-ENERGY. Die Expertise der Wissenschaftler reicht da- bei von den Grundlagen bis zur fertigen Anwendung und umfasst die gesamte Wertschöpfungskette.
Die Sektion ENERGY ist jünger als die anderen drei JARA-Sektionen. Doch der Zusammenschluss der Aachener und Jülicher Energieforscher hat bereits rich- tungsweisende Entscheidungen möglich gemacht: So soll in Jülich ein neues Teil- institut gegründet werden, in dem die elektrochemischen Grundlagen für neue oder verbesserte Batterien erforscht werden. Dessen Direktor wird zugleich an der RWTH Aachen berufen. Auf diese Weise wird ein Forschungsgebiet ge- meinsam strategisch ausgebaut, wel-
ches von großer Bedeutung für unsere Gesellschaft und den Standort Deutsch- land ist: Leistungsfähige Batterien gel- ten als Schlüsselkomponente für künfti- ge Elektroautos. Batterien könnten aber auch als Speicher in dezentralen Energie- netzen zum Einsatz kommen, um etwa Stromschwankungen auszugleichen, die bei der Stromproduktion durch Wind- und Solaranlagen auftreten. „Wir werden künftig noch weitere Schwerpunktthe- men definieren, doch gleichzeitig unsere Forschung weiterhin breit anlegen. Denn es gibt nicht das eine Megaprojekt, das alle Energieprobleme löst“, be- tont Bosbach.
Ein Element zur Forschungssteu- erung, das JARA-ENERGY wie auch andere Sektionen erfolgreich ein- setzt, ist die finanzielle Förderung von zukunftsträchtigen Projek- ten, die sich in der Ideen- oder Startphase befinden. In einem der Vorhaben beispielsweise, das mit einem sogenannten Seed Fund unterstützt wird, erkunden Wis- senschaftler, wie aussichtsreich die Entwicklung einer Turbinen- schaufel für Temperaturen ober- halb von 1.400 Grad Celsius aus einer bestimmten keramischen Werkstoffkombination ist. Solch eine Turbinenschaufel würde dazu beitragen, dass Gaskraftwerke den
Brennstoff besonders effizient in Strom umwandeln und zugleich weniger Koh- lendioxid freisetzen. Um die Tauglichkeit des Werkstoffkonzeptes zu prüfen, wird die interdisziplinäre Expertise zweier Aa- chener Einrichtungen – des Lehrstuhls für Textilmaschinenbau und des Insti- tuts für Gesteinshüttenkunde – und des Jülicher Instituts für Energie- und Klima- forschung benötigt.
In einem anderen Seed-Fund-Projekt versuchen Wissenschaftler, mit quan- tenchemischen Methoden charakteris- tische Eigenschaften von keramischen Membranen zu berechnen, die bei der Abtrennung von Kohlendioxid in kon- ventionellen Kraftwerken zum Einsatz kommen könnten. Während die beteilig-
ten Jülicher Wissenschaftler lang jährige Erfahrung in der Charakterisierung von Materialien hinsichtlich ihrer thermo- chemischen und thermomechanischen Eigenschaften haben, verfügen die Mit- arbeiter des Lehrstuhls für Werkstoff- chemie der RWTH Aachen über eine ausgewiesene Expertise bei den quan- tenchemischen Rechnungen. Damit lebt auch diese Forschung von dem sich er- gänzenden Know-how von Aachener und Jülicher Wissenschaftlern.
Im Halogenlampen-Ofen untersuchen JARA-Wissenschaftler, wie Materialien für die Energietechnik auf rasche und extreme Temperaturschwankungen reagieren.
In dieser Kammer werden dünne Schichten für Solarzellen hergestellt.
Messapparatur für die Gasdurchlässigkeit von Membranen, die künftig Kohlekraftwerke klimafreundlicher machen könnten.
B
islang galt das „Moore`sche Ge- setz“, wonach sich die Zahl der Transistoren auf einem Mikrochip etwa alle zwei Jahre kostenneutral ver- doppelt. Doch derjenige, der es 1965 for- muliert hat – Gordon Moore, Mitbegrün- der des Unternehmens Intel – zeigte sich 2007 überzeugt: In zehn, bestenfalls fünfzehn Jahren wird die Leistungsfä- higkeit von Computern derzeitiger Bau- art eine Grenze erreichen, die durch die Lichtgeschwindigkeit und den atomarenAufbau der Materie bestimmt ist. Die Wis- senschaftler der JARA-Sektion FIT (Kür- zel für: Fundamentals of Future Informa- tion Technology) wollen mit ihrer Arbeit zum einen dazu beitragen, diese Grenze für die herkömmliche Siliziumtechnolo- gie deutlich in die Zukunft zu verschie- ben, indem sie neue Chiparchitekturen entwerfen oder die Beweglichkeit der Ladungsträger erhöhen. „Zum anderen treiben wir auch andere, auf alternati- ven Technologien beruhende Konzepte
für eine künftige leistungsfähige und energiesparende Hardware voran“, sagt Prof. Dr. Detlev Grützmacher vom For- schungszentrum Jülich, einer der beiden Direktoren von JARA-FIT. So entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissen- schaftler neue Materialien und Bauplä- ne für Nano-Schaltkreise, nichtflüchtige Speicher und Spinelektronik. Außerdem erkunden sie, wie sich Biomoleküle oder Quanteneffekte für die Informationsver- arbeitung nutzen lassen.
„Die Industrie geht den langfristig ange- legten Alternativen zur etablierten Tech- nologie nicht nach. Für sie sind Optionen wie etwa der Quantencomputer noch zu weit weg von den tatsächlichen techni- schen Anforderungen an ein Produkt“, begründet Prof. Dr. Markus Morgenstern von der RWTH Aachen. Der JARA-FIT-Di- rektor weiter: „Uns zeichnet aus, dass wir diese Vorfeldforschung betreiben, aber andererseits auch sehr industrienahe Projekte verfolgen.“
Für viele Forschungsprojekte und die Einwerbung der Fördermittel benötigt man eine gewisse Anzahl qualifizierter Wissenschaftler, die auf dem gleichen Gebiet arbeiten. „Diese kritische Masse, um einen Begriff aus der Physik zu ver- wenden, erzeugen wir durch die Allianz“, sagt Morgenstern. Grützmacher ergänzt:
„Die Fragen in der Informationstechnolo- gie sind sehr komplex und interdiszipli- när. Da benötigt man enorme Ressour- cen, um auf diesem Forschungsgebiet
weltweit eine Spitzenstellung einneh- men zu können.“ Hier ist die Sektion gut aufgestellt: In ihr arbeiten rund 350 Physiker, Chemiker, Elektrotechniker, Maschinenbauer und Biologen aus rund 20 Instituten und Institutsbereichen der RWTH Aachen und des Forschungszen- trums Jülich zusammen. Dabei hat die international führende Rolle der Forscher eine lange Tradition, wie nicht zuletzt der Nobelpreis für Physik an Professor Peter Grünberg im Jahr 2007 bestätigt.
Die Informationstechnologie der Zukunft entwickeln
Informationstechnologie
„Als Schlüsseltechnologie einer zunehmend wissensorientierten Wirtschaft wirken Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) als Wachstumsbeschleuniger für viele andere Branchen“, heißt es im Aktionsprogramm iD2010 der Bundesregierung. Und weiter: „Derzeit können etwa 40 Pro- zent des gesamtwirtschaftlichen Wachstums auf den Einsatz von IKT zurückgeführt werden.“
Mit dieser Messeinrichtung charakterisieren JARA-Wissenschaftler die elektroni- schen Eigenschaften von Bauelementen einer künftigen Informationstechnologie.
Rastertunnelmikroskopische Aufnahme von Graphen, einem vielversprechenden Material für die Computertechnologie der Zukunft.
W
omit beschäftigen Sie sich in Ihrer Forschung hauptsäch- lich?Wir entwickeln für eine künftige Infor- mationstechnik Bauelemente, deren Funktion auf der gezielten Handhabung einzelner Elektronen beruht. Diese Bau- elemente bestehen aus Kohlenstoff- Materialien wie zum Beispiel Graphen und sind nur Nanometer, also millionstel Millimeter, groß.
Triebfeder unserer Forschung ist es, im jetzigen 21. Jahrhundert die Quantenme- chanik ingenieurtechnisch nutzbar zu machen, deren theoretische Grundlagen im 20. Jahrhundert gelegt wurden.
Wir sehen dabei historische Paral- lelen beispielsweise zur Elektro- dynamik, die im 19. Jahrhundert entstand und deren Anwendungen dann das 20. Jahrhundert prägten – man denke etwa an Elektromo- tor, TV oder Mobilfunk.
Was bringt Ihnen die JARA?
Wir brauchen die starke Technolo- gie-Infrastruktur des Forschungs- zentrums Jülich und nutzen dort den Reinraum, um unsere Ein- zelelektronen-Bauelemente her- zustellen. Die arbeitsintensiven Messungen an den Chips nehmen wir anschließend in Aachen vor, denn sie sind ideal geeignet, um
Bachelor- und Master-Studenten an die Forschung heranzuführen. Die zwei Dok- toranden und vier Diplomanden meines Teams arbeiten derzeit pro Woche zwei bis vier Tage in Jülich und ein bis drei Tage in Aachen. Ohne den Zugang zum Forschungszentrum Jülich würde meine Forschung genauso wenig funktionieren wie ohne die RWTH Aachen: Die JARA bringt mir echten Mehrwert.
Sie sind Italiener, haben in Österreich und Schottland studiert und an der ETH Zürich geforscht, die einen hervorragen- den internationalen Ruf genießt. Welche Erfahrungen haben Sie während Ihres ersten JARA-Jahres gemacht?
Ich war überrascht, wie schnell ich hier habe starten können. Überall unterstützt man mich und macht es mir einfach. Ich spüre nicht sehr viel von Bürokratie.
Die wissenschaftliche Arbeitsweise und meine Möglichkeiten kommen jenen sehr nahe, die ich von der ETH Zürich kenne. Ich bin von Haus aus jemand, der gerne mit anderen Wissenschaftlern zu- sammenarbeitet, was auch bei meiner Entscheidung für die JARA eine Rolle gespielt hat. Natürlich habe ich etwas Zeit gebraucht, um an beiden Standorten wissenschaftliche Kontakte zu knüpfen, aber inzwischen laufen bereits einige Ko- operationen.
„Echter Mehrwert“
Interview mit Prof. Dr. Christoph Stampfer, JARA-FIT-Juniorprofessor Interview
Prof. Dr. Christoph Stampfer, JARA-FIT-Juniorprofessor
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on ihnen profitieren nahezu alle Wissenschaftsgebiete, darunter etwa die Medizin, die Informa- tionstechnologie, die Material- und die Ingenieurwissenschaft sowie die Um- welt- und Energieforschung. So haben Forscher der JARA mit Simulationen Blut- pumpen verbessert, die das Herz von Schwerkranken unterstützen, und ein„virtuelles Gehirn“ geschaffen, mit dem Hirnforscher die Verbindungen des rea- len Gehirns besser als bisher erkunden und verstehen können. Andere Wissen- schaftler berechneten ungewöhnliche magnetische und elektronische Eigen- schaften von Materialien und erwarben dabei Wissen, das hilft, neuartige elekt- ronische Bauelemente oder Datenspei- cher zu bauen. Schließlich haben JARA- Wissenschaftler Computersimulationen
entwickelt, mit denen sich vorhersagen lässt, wie sich menschliche Aktivitäten und Maßnahmen auf den Artenreichtum von Wiesen- und Weideflächen im Nati- onalpark Eifel auswirken werden. Diese Simulationen können somit als Entschei- dungshilfesystem für das Landschafts- management dienen.
„Für viele Simulationen benötigt man al- lerdings eine gewaltige Rechenleistung“, sagt Prof. Dr. Wolfgang Schröder. Der Leiter des Aerodynamischen Instituts der RWTH Aachen weiter: „Auch künftig wird der Bedarf an Rechenpower nicht an eine Grenze stoßen.“ Beispiel Flugzeug- turbine: Einzelne Teile davon – etwa die Brennkammer – lassen sich heute zwar schon gut am Computer simulieren.
„Doch um den ganzen Flugzeugantrieb
am Computer zu entwickeln und optimal auszulegen, reicht die Leistung auch der weltweit leistungsstärksten Rechner heute noch keineswegs aus“, erläutert Schröder, der auch einer der Direktoren der JARA-Sektion HPC ist. HPC steht da- bei für „High-Performance Computing“, also für „Hochleistungsrechnen“.
Simulationen sind neben Theorie und Experiment die dritte Säule der Forschung gewor- den und ermöglichen Erkenntnisse, die uns aus physikalisch-technischen oder finanzi- ellen Gründen bislang verwehrt waren.
Computersimulation mit Hochleistungsrechnern
Simulation mit Hochleistungsrechnern
Wissenschaftler in der „Cave“ (englisch: Höhle) des Virtual Reality Centers der RWTH Aachen. An die Wände und auf den Fußboden der Cave sind die Bilder einer Computersimulation projiziert.
Um wissenschaftlich voranzukommen, braucht man aber nicht nur ständig schnellere Computer. „Zugleich muss man auch die physikalische Modellie- rung verbessern“, so Schröder. Mit einem Vergleich erläutert er, warum das so ist:
„Schließlich würde es auch nicht nützen,
einen Rennwagen zu entwickeln, der 320 Stundenkilometer schnell fahren kann, sofern man ihn nur mit Reifen ausrüstet, die 260 Stundenkilometer aushalten.“
Tatsächlich wurde in den letzten Jah- ren zunehmend deutlich, dass die An- wendersoftware in rechnergestützten
Forschungsgebieten den Hardware-Ent- wicklungen für Hochleistungsrechner hinterherhinkt. Die Experten der JARA- HPC wollen das ändern: „Wir verbinden fachspezifische Forschung und die not- wendigen Methoden für das hochparalle- le Rechnen auf Hochleistungsrechnern“,
sagt Prof. Dr. Dr. Thomas Lippert.
Der zweite JARA-HPC-Direktor und Leiter des Jülich Supercomputing Centre (JSC) weiter: „Dafür haben wir eine neue und einzigartige Or- ganisationsstruktur geschaffen.“
Zu dieser Organisation gehören so- genannte Simulation Laboratories (SimLabs). Das sind thematisch spezialisierte Teams, die einerseits die aktuellen Forschungsfragen der Simulationsanwender kennen und deren Sprache sprechen und andererseits wissen, wie man einen Hochleistungsrechner be- treibt und effizient nutzt. Leiter der SimLabs, die sich im Aufbau be-
finden, ist ein Experte für das jeweilige Fachgebiet – im Falle des SimLab „High- ly Scalable Fluids & Solids Engineering“
beispielsweise ein Ingenieurwissen- schaftler, im Falle des SimLab „Ab Initio Methods in Chemistry and Physics“ ein theoretischer Chemiker oder Physiker und im SimLab „Neuroscience“ ein Neu- rowissenschaftler. „Jedes SimLab wird dabei acht bis zehn Mitarbeiter umfas- sen“, so Lippert. Die SimLabs werden die Codes und damit die Software für die jeweiligen fachspezifischen Simulations- anwendungen weiterentwickeln.
Außer den SimLabs gibt es noch eine andere Organisationsform in der JARA- Sektion HPC: die Cross Sectional Groups.
Diesen Teams gehören Mathematiker und Informatiker an, deren methodi- sches Know-how allen Nutzern von Hochleistungsrechnern zugutekommt.
So entwickelt beispielsweise die Quer- schnittsgruppe „Parallel Efficiency“ Algo- rithmen und Werkzeuge zur Analyse und Steigerung der Leistung paralleler Pro- gramme. SimLabs und Cross Sectional Groups sind eng miteinander verzahnt:
„Damit sind wir optimal aufgestellt, um Fragestellungen aus der interdisziplinä-
ren Forschung aufzugreifen und unter Nutzung von Hochleistungsrechnern in wirtschaftlich relevanten Zeiträumen zu beantworten“, ist Schröder überzeugt.
Dass die Sektion nunmehr anders als früher ihren Fokus auf diejenigen Simu- lationen legt, die Hochleistungsrechner erfordern, macht für seinen Kollegen Lip- pert deutlich, wie die Allianz insgesamt funktioniert: „Die JARA ist keine starre Institution. Sondern sie definiert sich als Prozess, bei dem Neues geschaffen wird und bei dem wir uns ständig ver- bessern.“
Simulation mit Hochleistungsrechnern
Wissenschaftler betrachten die Computersimulation einer Blutpumpe, die das Herz von Schwerkranken unterstützen kann.
Der Hochleistungsrechner JUGENE im Jülich Supercomputing Centre.
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xzellente Forschung braucht exzel- lente Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, aber auch eine sehr gute wissenschaftliche Infrastruk- tur: Die Forscher müssen beispielsweise modernste Geräte einsetzen können, um Materialien und Bauteile zu produ- zieren und zu analysieren. Sie benötigen Zugang zu leistungsstarken Computern, um theoretische Berechnungen auszu- führen oder Versuchsergebnisse auszu- werten. Sie brauchen die Unterstützungdurch spezialisierte Werkstätten und technologische Abteilungen, um For- schungsinstrumente zu verbessern oder neue zu entwickeln. Sie müssen Zugriff auf Datenbanken und wissenschaftliche Veröffentlichungen haben, um sich über die Arbeit der Konkurrenz zu informie- ren. Als Allianz haben RWTH Aachen und das Forschungszentrum Jülich verbes- serte Möglichkeiten, die wissenschaft- liche Infrastruktur auszubauen und zu unterhalten.
Ein Paradebeispiel dafür ist das Ernst Ruska-Centrum (ER-C). Mit ihm betrei- ben das Forschungszentrum Jülich und die RWTH Aachen gemeinsam ein Kompe- tenzzentrum für höchstauflösende Elek- tronenmikroskopie und -spektroskopie auf international höchstem Niveau. Die- se bildgebenden Wissenschaftsinstru- mente ermöglichen gezielte Einsichten in die Welt der Atome, die unerlässlich sind, um neue Werkstoffkombinationen und Bauelemente beispielsweise für die Nanoelektronik oder für die Ener- gietechnik zu entwickeln. Denn das Zusammenspiel einzelner Ato- me bestimmt die Eigenschaften von Materialien und Bauteilen. So- mit ist das ER-C insbesondere für die Forscher der JARA-Sektionen FIT und ENERGY von erheblicher Bedeutung.
Das ER-C ist zugleich das ers- te nationale Nutzerzentrum für höchstauflösende Elektronenmi- kroskopie, das für Forscher aus Wissenschaft und Industrie offen steht und ihnen für ihre Arbeit den Einsatz der leistungsfähigsten Elektronenmikroskope unserer Zeit ermöglicht. Im Nutzerbetrieb bietet das ER-C neben elektronen- optischen Spitzengeräten auch Einrichtungen zur Probenpräpa-
ration und zur Voruntersuchung elekt- ronenmikroskopischer Präparate sowie eine umfassende Betreuung bei der Analyse von Messdaten. Tatsächlich sind spezielles Fachwissen und Erfahrung nötig, um mit den höchstauflösenden Elektronenmikroskopen verwertbare Re- sultate zu erhalten.
Unter dem Dach der JARA betreiben die RWTH Aachen und das Forschungszen- trum Jülich außerdem das Fügetechni- sche Exzellenz-Zentrum. Die Fügetech- nik ist eine wichtige Technologie, die entscheidend die Entwicklung und Pro- duktion fast aller technischen Produkte beeinflusst, und umfasst Verfahren wie das Schweißen, das Löten, das Kleben und das umformtechnische Fügen. Sie wird beispielsweise beim Bau von Ge- räten für die Forschung oder beim dau-
erhaften Verbinden von Materialien für die Energietechnik eingesetzt. Durch die gemeinschaftliche Nutzung der per- sonellen und apparativen Ressourcen entsteht eine fügetechnische Fachkom- petenz, die in Europa einmalig ist.
Die Forscher der Sektion JARA-FIT wer- den in besonderem Maße von der Helm- holtz Nanoelectronic Facility (HNF) profitieren. Dieses im Bau befindliche, hochmoderne Reinraumzentrum der Helmholtz-Gemeinschaft entsteht bis 2013 auf dem Gelände des Forschungs- zentrums Jülich. Allein 15 Millionen Euro wird der industriekompatible Gerätepark
kosten, der unter anderem Anlagen zur Belichtung, Reinigung, Ionenstrahl-Bear- beitung und Kontrolle von Wafern – den Grundplatten von elektronischen Bau- elementen – sowie einen sogenannten Epitaxie- und Nanofabrikationscluster umfasst, mit dem kleinste Strukturen auf künstlichen Kristallen hergestellt und analysiert werden können. Die HNF bietet somit den Wissenschaftlern der JARA exzellente Möglichkeiten, die Com- putertechnologie von übermorgen zu entwickeln.
Gemeinsames Umfeld für Spitzenforschung
Wissenschaftliche Infrastruktur
Wissenschaftler des Ernst Ruska-Centrums diskutieren den atomaren Aufbau eines Materials für die Nanoelektronik, den das Elektronenmikroskop sichtbar macht.
Diese elektronenmikroskopische Aufnahme zeigt, wie sich die Position von Sauerstoffionen in einem Material verändert, wenn Information eingeschrieben wird.
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err Staatssekretär, Sie waren bei der Gründung der JARA im Jahr 2007 dabei. Damals sagten Sie,„JARA zeigt, dass eine ganz neue Qua- lität in der Zusammenarbeit zwischen Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen möglich ist.
Das sollte in ganz Deutschland Schule machen. Denn davon profitiert die For- schung und die Ausbildung von Wissen- schaftlern.“ Haben sich Ihre Erwartun- gen erfüllt?
Mein persönlicher Eindruck ist, dass sich insbesondere in diesem Jahr die JARA-Aktivitäten deutlich intensiviert haben. Natürlich müssen nach dem offi- ziellen Startschuss in der Anfangsphase erst die notwendigen organisatorischen Voraussetzungen geschaffen werden.
Mittlerweile haben sich feste Struktu- ren gebildet, die notwendigen Abstim- mungsgremien sind etabliert worden, es konnten eine Reihe von W3- und Junior- Professuren besetzt werden. Vor weni- gen Wochen wurde mit Prof. Dr. David DiVincenzo ein Alexander von Humboldt- Preisträger für die erste JARA-Professur gewonnen. Mit „Research, Education, Facilities, Innovation und Services“ sind fünf Kooperationsbereiche definiert wor- den, wobei sich die inhaltlichen Arbeiten auf die Sektionen BRAIN, ENERGY, FIT und HPC konzentrieren. Insbesondere bei der letzten Sektion, dem High-Performance Computing, wurde mit der German Re- search School for Simulation Sciences ein neues Modell zur Ausbildung des Fachkräftenachwuchses in den Simulati- onswissenschaften geschaffen.
Was macht die Zusammenarbeit zwi- schen einer Universität und einem Groß- forschungszentrum aus Ihrer Sicht so besonders?
Das neue Element ist ein strategisches:
Bisherige Kooperationen waren im We- sentlichen Einzelaktivitäten, angesto- ßen durch gemeinsam arbeitende Wis- senschaftlerinnen und Wissenschaftler.
Mit JARA ist eine gemeinsame Planungs- und Entscheidungsstruktur geschaf- fen worden. Diese neue Kooperation ist wesentlich breiter und dauerhafter angelegt. Sie zielt auch darauf, weitere zukunftsträchtige, erfolgversprechen- de Felder aufzugreifen. Aber es bedarf auch einer intensiven Abstimmung der Beteiligten in den verschiedenen Sek- tionen, denn die Hochschulen sind frei in der Wahl ihrer Forschungsthemen während die Zentren der Helmholtz-Ge- meinschaft ihre Forschung im Rahmen der Programmorientierten Förderung in sechs Forschungsbereichen und einer entsprechenden Anzahl von Forschungs- programmen organisiert haben.
Sollten mehr Universitäten mit Großfor- schungseinrichtungen kooperieren?
Solchen strategischen Allianzen zwi- schen Hochschulen und außeruniversi- tären Forschungseinrichtungen gehört in Deutschland die Zukunft. JARA ist ein Weg, um eine Brücke zwischen den bisher relativ streng getrennten Wissen- schaftssegmenten Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrich- tungen zu schlagen. Derartige Koopera-
tionen stellen sicher, dass Synergien auf breiter Basis genutzt werden und dem wissenschaftlichen Nachwuchs – stär- ker als bisher – der Zugang zu optimaler Forschungsinfrastruktur gewährt wird.
Für das Bundesministerium für Bildung und Forschung ist dies forschungspoli- tisch sehr wichtig, denn hiermit wird ein entscheidender Schritt zur Stärkung des Wissenschaftsstandortes Deutschland gemacht.
Neben der JARA-Kooperation und dem Modell des Karlsruher Instituts für Technologie gibt es mit den Helmholtz- Instituten einen weiteren Ansatz, festere Kooperationsstrukturen zwischen einer Universität und einer außeruniversitä- ren Forschungseinrichtung zu etablie- ren. Diese Institute sind im vergangenen Jahr in Mainz, Jena und Saarbrücken ge- gründet worden.
Warum sind große Kooperationsunter- nehmungen wie z. B. in der JARA so sel- ten?
Das liegt an der Grundstruktur dieses Modells. Zuerst entwickeln sich die fach- lichen Beziehungen zwischen den Insti- tuten einer Großforschungseinrichtung und einer Hochschule durch die gemein- same Arbeit an Forschungsprojekten. In einem zweiten Schritt verständigen sich die beteiligten Wissenschaftler dar- auf, ihre Kooperation zu verstetigen und weiter zu intensivieren. Dies ist ein klassisches bottom- up-Modell. Zwischen dem Forschungszentrum und der RWTH Aachen gibt
es in einigen Fachbereichen seit langem eine fruchtbare Zusammenarbeit, wie z. B. in den Neurowissenschaften oder bei der Entwicklung von neuen Informa- tionstechnologien. Kurz: Hier gab es also optimale Voraussetzungen in der Region, aber damit ist zugleich auch absehbar, dass sich das nicht in jeder anderen Re- gion ohne Mühe wiederholen lässt.
Wie kann die Politik in Zukunft weitere Kooperationen stärken oder vereinfa- chen?
Kooperationen wie JARA zeigen den Er- folg der von der Bundesregierung gestar- teten Exzellenzinitiative. Sie erfüllt aus Sicht des BMBF voll die in sie gesetzten Erwartungen: Sie ist ein Impulsgeber für die deutsche Forschungslandschaft ge- worden und motiviert unsere Hochschu- len, ihr Forschungspotenzial strategisch und zukunftsorientiert weiter zu entwi- ckeln. Sie hat dazu beigetragen, dass sich die Akteure unserer Forschungs- landschaft stärker vernetzen und sich dadurch die Innovationsfähigkeit unse- res Landes verbessert. Und schließlich erhöht sie die internationale Sichtbarkeit unserer Hochschulen und Forschungs- einrichtungen und vergrößert damit auch unsere Chancen im internationalen Wettbewerb – nicht nur um die besten Köpfe. Wir haben daher im vergange- nen Jahr die Exzellenz vereinbarung II mit den Ländern abgeschlossen und werden für die drei Förderlinien Gra- duiertenschulen, Exzellenzcluster und
Zukunftskonzepte zum Ausbau der universitären Spitzenforschung in den Jahren 2011 bis 2017 zusätzliches Geld zur Verfügung stellen, wobei der Bund 75 Prozent und das jeweilige Land 25 Prozent der Finanzmittel aufbringen werden. Man sollte dabei nicht vergessen: Gerade JARA ist ja ein Modell aus dem Aachener Zu- kunftskonzept, was im Rahmen der ersten Exzellenzinitiative ge- fördert wird.
Wo liegt die besondere Rolle der Forschung innerhalb unserer Ge- sellschaft? Dem Steuerzahler ist vielleicht nicht immer klar, was er mit seinem Geld eigentlich fördert.
Wissen und Innovation sind die entscheidenden Stellgrößen da- für, ob wir die Zukunftsfragen in den Griff bekommen. Denken Sie nur an die Megathemen Mobilität, Erneuerbare Energien oder die Er- forschung von Alterserkrankungen wie Demenz und Alzheimer. Wenn das aber so ist, dann müssen wir das Wissen, das wir mit viel Geld erarbeiten, der Gesellschaft auch besser zuführen als bisher. Es reicht nicht mehr aus, dass die Forschungsergebnisse in renommierten Journals oder Verlagen veröffentlicht werden. Wir müssen da- rüber nachdenken, wie wir die Ergeb- nisse von Forschung heute besser der Gesellschaft und der Politik zugänglich machen. Wir haben hier eine Transferauf-
gabe zu erbringen, die weitgehend noch in ihren Anfängen steckt. Wir brauchen das hohe Gut der wissenschaftlichen Neutralität mit ihren Erkenntnissen, um die zentralen Zukunftsaufgaben lösen zu können.
Herr Staatssekretär, wo sehen Sie die JARA in 10 Jahren?
Aus forschungs- und hochschulpoliti- scher Sicht würde ich mir wünschen, dass sich JARA als ein so erfolgreiches Modell etabliert, dass es später als
„Blaupause“ für weitere Kooperationen genutzt werden kann.
„Die JARA als Blaupause“
7 Fragen an Thomas Rachel, Parlamentarischer Staatssekretär bei der Bundesministerin für Bildung und Forschung, MdB
Herausgeber: Jülich Aachen Research Alliance Redaktion: Christian Schipke, Dr. Frank Frick Text: Dr. Frank Frick
Gestaltung/Druck: value4business marketing GmbH Bilder: Jülich Aachen Research Alliance,
Shutterstock
Auflage: 1000
Interview
Thomas Rachel, MdB
